UHX-12/13/14管板、膨胀节的设计及PV的运用

Es前缘

最近一些朋友问我一些关于PV Elite软件计算换热器中勾选的问题，见下图。
为此我整理了膨胀节的设计和计算方法及UHX-12/13/14 管板的设计规则，方便大家对PV软件的运用的同时知其然并知其所以然。











  针对上面PV Elite关于膨胀节的选择见下文  波纹管：UHX-16(强制性附录26)；厚壁膨胀节：UHX-17(强制性附录5)设计方法： ①Analyze：有限元分析 ②Existing：输入膨胀节刚度特性，不分析膨胀节，波纹厂提供刚度值计算方法： ①TEMA:Flexible Shell Elements（RCB-8） ②Kopp&Sayer板壳理论:筒体与环板之间的直角连接，并计入组件间的转角影响，在计算中加入修正值。③FEA（RCB-12 Finite Elment Analysis Guildelines）在运行PV Elite 之前，必须安装NOZZLE PRO软件，膨胀节计算方法就会有FEA选项。
UHX-12 U形管换热器

压差法设计（设计工况3）：
管程侧是较高压力侧，Pt=管程，Ps=Pt-设计压差壳程侧是较高压力侧，Ps=壳程，Pt=Ps-设计压差管板壳体连接处的应力：①管板周边处以及中心处的弯曲应力  σ≤2S②布管区域周边剪切应力            τ≤2S③管板整体连接的壳体、管板与壳体、管箱焊缝总轴向应力    σs≤1.5Ss,σc≤1.5Sc 最小长度要求L≥1.8 Dsts开根号 应力超标解决方案：⑴增加管板厚度⑵增加整体连接的壳体和或管箱厚度  σs≤1.5Ss,σc≤1.5Sc⑶简化的弹塑性分析                σs≤Sps⑷简支管板分析   不需要满足最小长度要求      σs≤Sps，s且σc≤Sps，c  应用范围：不适用于夹持式管板两侧垫片连接的结构UHX-13 固定管板换热器压差法设计



压差法设计（设计工况3，操作工况3、4）：
管程侧是较高压力侧，Pt=管程，Ps=Pt-设计压差壳程侧是较高压力侧，Ps=壳程，Pt=Ps-设计压差对于操作工况，压力差和单个操作压力差应不超过设计工况使用的值计算工况：腐蚀前、腐蚀后管板壳体连接处的应力：①管板周边处以及中心处的弯曲应力    设计工况σ≤1.5S；操作工况σ≤Sps②布管区域周边剪切应力 τ≤0.8S③换热管轴向应力   设计工况σt≤St；操作工况σ≤2St④换热管与管板的连接设计        最大许用载荷按UW-20或附录A⑤换热管的稳定性                最大无支撑跨距⑥壳体轴向薄膜应力     设计工况σs,m≤SsEs,w；操作工况σs,m≤Sps,s          ⑦壳体轴向压缩应力  (壳体轴向薄膜应力为负值，需要校核稳定性)     σs,m≤Ss,b⑧管板整体连接的壳体、管板与壳体、管箱焊缝总轴向应力     设计工况σs≤1.5Ss,σc≤1.5Sc ；操作工况σs≤Sps,s σc≤Sps,c最小长度要求L≥1.8 Dsts开根号应力超标解决方案：⑴增加管板厚度⑵增加整体连接的壳体和或管箱厚度   σs≤1.5Ss , σc≤1.5Sc⑶邻近管板处筒体不同材料和厚度影响的计算程序                  ⑸邻近管板处径向热膨胀差影响的规则应用范围：不适用于夹持式管板两侧垫片连接的结构⑷管板与管箱或壳体连接处塑性影响的计算程序 σs≤Sps，s；σc≤Sps，c应用范围：不适用材料发生高温蠕变 ⑹简支管板分析   不需要满足最小长度要求  σs≤Sps，s；σc≤Sps，c应用范围：不适用于夹持式管板两侧垫片连接的结构UHX-14 浮头式换热器



操作工况：当考虑径向热膨胀差影响是，才要考虑操作载荷工况，考虑管板为简直管板
压差法设计（设计工况3，操作工况3、4）：管程侧是较高压力侧，Pt=管程，Ps=Pt-设计压差壳程侧是较高压力侧，Ps=壳程，Pt=Ps-设计压差管板壳体连接处的应力：①管板周边处以及中心处的弯曲应力    设计工况σ≤1.5S；操作工况σ≤Sps②布管区域周边剪切应力     τ≤0.8S③换热管轴向应力           设计工况σt≤St；操作工况σ≤2St④换热管与管板的连接设计    最大许用载荷按UW-20或附录A⑤换热管的稳定性            最大无支撑跨距⑥壳体轴向薄膜应力  设计工况σs,m≤SsEs,w；操作工况σs,m≤Sps,s          ⑦壳体轴向压缩应力  (壳体轴向薄膜应力为负值，需要校核稳定性)     σs,m≤Ss,b⑧管板整体连接的壳体、管板与壳体、管箱焊缝总轴向应力     设计工况σs≤1.5Ss,σc≤1.5Sc ；操作工况σs≤Sps,s σc≤Sps,c长度要求L≥1.8 Dsts开根号应力超标解决方案：⑴增加管板厚度⑵增加整体连接的壳体和或管箱厚度         设计工况σs≤1.5Ss , σc≤1.5Sc ；操作工况σs≤Sps,c,s , σc≤Sps,c   ⑶邻近管板处径向热膨胀差影响的规则应用范围：不适用于夹持式管板两侧垫片连接的结构、浮动端垫片连接或密封的结构⑷管板与管箱或壳体连接处塑性影响的计算程序      σs≤Sps，s；σc≤Sps，c应用范围：不适用材料发生高温蠕变    ⑸简支管板分析   不需要满足最小长度要求  σs≤Sps，s；σc≤Sps，c应用范围：不适用于夹持式管板两侧垫片连接的结构、浮动端垫片连接或密封的结构下图是弹塑性分析和简支撑分析的简图：



   经过PV软件分别对4种方法进行模拟计算，可以归纳出以下结论管板与壳体连接处应力的分析方法的选择：⒈增加管板厚度的方法不可用⒉增加与相连的筒体的方法可用，并且有效⒊同时增加管板和与相连的筒体的方法可用⒋对焊接接头进行简化的弹塑性分析可用（不能过材料蠕变范围）⒌管板当做简支的管板分析可用（不适用垫片连接的结构，计算偏厚） PV Elite软件使用入门教程



               

jiabankuangren

太赞了，学习到了，接触了困惑

wuyoujiao2010

感謝樓主分亯好資料！

yuwen

谢分享UHX-12/13/14管板、膨胀节的设计及PV的运用

ctci39339

感謝您的分享...............

zgsun2012

谢分享UHX-12/13/14管板、膨胀节的设计及PV的运用
设计员应该看看标准，跟软件设置对照起来，你不是一个软件操作工。

大米加步枪

UHX-12/13/14管板、膨胀节的设计及PV的运用，了解一下，谢谢

apple2013

感謝您的分享...............

sloth

经验之谈！