多管程管殼式換熱器隔板槽面積的計算

1 引言

多管程管殼式換熱器在化工生產中應用十分廣泛。管板作為主要受壓元件之一，其設計計算的準確性對確保換熱器的安全運行、節約金屬材料及降低制造成本至關重要。由于管板結構復雜，影響其強度的因素很多，管板布管區就是其中之一，而隔板槽面積是管板布管區面積中不可缺少的一部分。因此準確地計算出隔板 槽面積對于多管程換熱器的管板計算非常重要。在GB151-1999《管殼式換熱器》中，給出了正三角形排列及正方形排列的雙管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積的計算公式，具體計算公式如下：

對于正三角形排列：Ad=n'S（Sn-0.866S）

對于正方形排列：Ad=n'S（Sn-S）

S—換熱管中心距，mm；

Sn—隔板槽兩側相鄰兩管中心距，mm；

n'—沿隔板槽一側的排管根數；

Ad—在布管區范圍內，因設置隔板槽和拉桿結構的需要，而未能被換熱管支承的面積，mm2。

對于轉角正三角形排列及轉角正方形排列的雙管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積，GB151-1999《管殼式換熱器》沒有給出計算公式，這給設計工作帶來不便。現介紹以上兩種隔板槽面積的計算公式，可供工程設計參考。

2 轉角正三角形排列的雙管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積的計算

2.1計算簡圖（見圖1）



2.2 推導計算公式

對于管孔為三角形排列的布管，每根管子對管板的支承面積是以管間距S為內切圓直徑的等邊六角形面積，即0.866S2。

根據圖1計算簡圖，圖中陰影部分為隔板槽 面積，即：

Ad=1.732n'·S·Sn-2n·'0.433 S2-2×0.288 6 S·Sn =1.732n'·S（Sn-0.5S）-0.577S·Sn

3 轉角正方形排列的雙管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積的計算

3.1計算簡圖（見圖2）



3.2推導計算公式

對于管孔為正方形排列的布管，每根管子對 管板的支承面積是以管孔圓心為中心，以S為邊 長的正方形面積，即S2。

根據圖2計算簡圖，圖中陰影部分為隔板槽 面積，即：

當Sn=1.414S時，Ad=n′S2

當Sn≠1.414S時，Ad=n′S（1.414Sn-S）

4 多管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積的計算

雙管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積的計算公式在GB151-1999中1～3節已詳細給出，雙管程以上的多管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積計算時，無論何種形式的排管方式，都可以按照上述給出的雙管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積的計算公式，先分別計算再相加，然后扣除重復計算的隔板槽部分面積即可。

5 結論

多管程管殼式換熱器管板的隔板槽面積Ad的準確計算非常重要，在管板計算時隔板槽面積影響許多參數的計算。對固定管板換熱器，隔板槽面積Ad影響最大的是管板周邊不布管區無量 綱寬度k。在GB151-1999中要求k＜1.0，當k＞ 1.0時，無法按照GB151-1999中5.7章節計算。在k接近1 時，準確計算隔板槽面積Ad更有利于設計出合理安全的換熱器管板。