马忠明, 张明慧

    (聊城市鲁西化工工程设计有限责任公司 山东聊城 252000)

    根据管板结构的不同,绕管式热交换器可以分为整体管板和分体管板(或称侧向管板)。 分体管板结构的壳体与管板通常采用插入式结构或嵌入式结构,该结构的受力状态既不同于单纯的管板,也不同于单纯的开孔壳体,而是在满足管板自身承载要求的前提下同时满足壳体开孔补强的要求,现有的标准规范尚无该结构的解析计算方法,工程中多采用有限元应力分析法[1]。

    本文对行业标准《绕管式热交换器》(NB/T 10938—2022)的制定背景、适用范围和特点进行了介绍,结合实例分别给出相同工况下,管板与封头的两种连接结构的计算结果,进行必要的对比分析后,对原始结构进行了优化设计,最终的优化结论可为同类结构的工程设计提供理论参考[2]。

    1 NB/T 10938—2022 简介

    1.1 标准产生的背景

    NB/T 10938—2022 是在绕管式热交换器设计、制造及投用数量不断增加,且不断向大型化、高参数化发展的大前提下,充分总结绕管式热交换器在空分、低温甲醇洗、天然气液化、石油加氢等领域的使用业绩及工程经验的基础上[3-4],由国内知名设计院、高校、制造企业及科研单位共同编制的一部涉及绕管式热交换器的设计、制造等各个环节的专用标准。

    1.2 标准的适用范围

    该标准限定设计压力不大于10 MPa,承压元件材质限于奥氏体不锈钢,使用温度限制同国家标准《压力容器 第2 部分:材料》 (GB/T 150.2—2011)[5],不适用于介质易结垢、结焦、沉淀等存在堵塞及应力腐蚀风险的场合。

    1.3 标准的特点

    1.3.1 布管型式

    在换热管的布管型式中,针对由于中心筒的存在而无法满布管的小管板,在国家标准《热交换器》(GB/T 151—2014)现有布管型式的基础上,新增了沿圆周均布排列的布管型式[6]。

    1.3.2 结构形式

    根据管板的结构特点,标准将绕管式热交换器分为整体管板和分体管板两种类型,整体管板又分为整体单股流管板和整体多股流管板,不同类型各有优点和缺陷,工程中应根据实际需求选择合适的类型 ......