板式换热器 承压件强度计算书

B100L板式换热器承压件强度计算书
本计算书主要校核板式换热器型号B100L主要承压件强度计算，校核所选用零配件是否符合标准。

参考标准：
GB16409-1996《板式换热器》
GB699-88《优质碳素结构钢技术条件》
GB700-88《碳素结构钢》
GB/T983-1995《不锈钢焊条》
GB1173-86《铸造铝合金技术条件》
GB1220-92《不锈钢棒》
GB3077-88《合金结构钢技术条件》
GB3274-88《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》GB3280-92《不锈钢冷轧钢板》
GB3624-83《钛及钛合金板材》
GB3624-83《钛及钛合金无缝管》
GB3625-83《热交换器及冷凝器用无缝钛管》
GB4237-92《不锈钢热轧钢板》
GB/T5117-1995《碳钢焊条》
GB6654-1995《压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板》
GB8163-87《输送流体用无缝钢管》
GB13296-91《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》
JB4276-94《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》
JB4727-94《低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》
JB4278-94《压力容器用不锈钢锻件》
JB4730-94《压力容器无损检测》
根据上述标准规定，对各个承压部件进行强度校核，以确定板式换热器是否可安全使用。

1.1螺柱许用应力：
螺柱在不同温度下许用应力按照表1选取，对表1以外的材料，其许用应力
按钢材设计温度下的屈服点
t
a
除以表2中安全系数
a
n来确定。

表1
表2
1.2：材料
板式换热器材料应考虑设计温度，设计压力、介质特性等，同时，应符合相应的标准。

板式换热器的板片、压紧板、螺柱、法兰、接管、垫片等所用的材料及焊接材料，也应符合相关的产品标准，或者提供产品质量证明书或其复印件。

1.3：计算
符号：
A——预紧状态下，需要的最小夹紧螺柱总截面积，以螺纹小径计算或以a
无螺纹部分的最小直径计算，取较小值，mm²；
A——实际使用的夹紧螺柱总截面积，以螺纹小径计算或以无螺纹部分的b
最小直径计算，取较小值，mm²；
A——需要夹紧螺柱总截面积，mm²；
m
A——工作状态下，需要的最小夹紧螺柱总截面积，以螺纹小径计算或以P
无螺纹部分的最下直径计算，取较小值，mm²。

a——被垫片槽中心线包容的板片的投影面积，mm²；
2
B——垫片有效密封宽度，mm²；
b——板间距，mm²；
b——固定压紧板内侧至中间隔板自重作用点距离，mm²；
1
b——固定夹紧板内侧至活动压紧板自重作用点的距离，mm²；
2
C——中间隔板自重作用点至支柱内侧的距离，mm²；
1
C——活动夹紧板自重作用点至支柱内侧间的距离，mm²；
2
d——夹紧螺柱小径或无螺纹部分的最小值，取较小值，mm²；
E——设计温度下，上导杆材料的弹性模量，MPa；
0F ——作用于2a 上的流体静压力，
p
F ——工作状态下，需要的最下垫片压紧力，N ；
1F ——中间隔板自重，N ；2F ——活动压紧板自重，N ；
f ——上导杆受载所引起跨度中点的挠度，mm ；1f ——上导杆自重所引起的上导杆跨度中点的挠度，mm ；
2f ——板片及所充介质（水或其他流体密度大者）重力所引起的上导杆跨度中点的挠度，mm ；
3f ——中间隔板自重所引起的上导杆跨度中点的挠度，mm ；4f ——活动压紧板自重所引起的上导杆跨度中点的挠度，mm ；H ——上下导杆内侧间的距离，mm ；
J ——上下导杆惯性矩，4mm ；
L ——加紧尺寸，固定夹紧板内侧至活动压紧板内侧间的距离，mm ；按
012
(S b)N p L n S =++计算。

1L ——导杆长度（固定压紧板内侧至支柱内侧间的距离），mm ；2L ——夹紧螺柱长度，mm ；
l ——垫片中心线的展开长度，mm ；
1l ——板片长度，mm ；
m ——垫片系数，橡胶：m =1；石棉：m =1；
P N ——板片总数；n ——夹紧螺柱数量；1n ——中间隔板数量；P ——设计压力，MPa ；
1q ——上导杆自重均布载荷，/N mm ；
2q ——板片及所充介质（水或其他流体取密度大者）所引起的均布载荷，N/mm ；
0S ——板片厚度，mm ；1S ——压紧板厚度，mm ；2S ——中间隔板厚度，mm ；3S ——垫片名义厚度，mm ；
a W ——预紧状态下，需要的最小夹紧螺柱载荷（即预紧状态下，需要的最小垫片压紧力），
N ；
p
W ——工作状态下，需要的最小夹紧螺柱载荷，
N ；
y ——垫片比压力，橡胶；y =1.4MPa ，石棉：y =11MPa ；[]b σ——常温下夹紧螺柱材料许用应力，MPa ；[]t
b σ——设计温度下夹紧螺柱材料的许用应力，MPa ；
δ——夹紧螺柱上的螺母与垫圈厚度之和，mm ；
校核：1、板片
根据国标GB16409-1996规定，板片厚度不应小于0.5mm ，B100L 系列板片材料为AISI304不锈钢或钛板等根据客户要求的板材材料，厚度均为0.6mm ，符合国家标准规定。

另外，板片两端均有对称的定位挂钩，符合国家标准规定。

2、压紧板
根据国标GB16409-1996（附录C ）提示的附录，规定，按单板公称换热面积的大小给出了对应产品的夹紧板厚度常用值，表格数据如下：
B100L 系列板换，夹紧板采用Q235—A 碳素结构钢厚钢板制作，B100L 单片换热板公称换热面积为0.06mm ²，设计压力为0.6~1.0MPa ，去大者，即1.0MPa ，根据标准表中可查得知，夹紧板厚度为25mm ，B40S 夹紧板厚度为35mm ，由于国标定义的25mm 为参考目录，且是按照最大公称压力进行取算，对于本设计中的B40S 有较大的裕量，造成浪费，根据经验，本设计采用了18mm 厚钢板制作，足够满足厚度要求。

3、垫片
产品垫片均采用经检验的符合国家标准的供应商提供的合格产品，均能满足国标要求。

4、导杆
4.1导杆长度按照下述公式计算，
221112031(S S )N 0.5p p
L S n S l H N ≥++++-+其中，B100L 系列由于没用中间隔板，
2S 取0，代入算式，简化得：
1 6.1N 110
p L ≥+根据算式，我司作了系列规定，按换热面积分成三组，符合国家标准。

4.2上导杆挠度
根据国标规定，工作状态下，上导杆挠度中点的挠度不得超过导杆长度
1L 的
2/1000，且不大于5mm 。

根据力学原理，上导杆越长，弯曲挠度越大，所以，仅需计算最长的上导杆挠度符合要求，即可判定其余的上导杆挠度亦可符合要求。

根据国标规定
1234
f f f f f =+++式中：
1f 按4
1115384q L f EJ =计算，代入B40S 系列板换最大换热面积数据，得出1f 值为0.006mm 。

同理，根据国标给定的公式，算出：
222
2213(L L )
482q L f EJ =-，代入计算的值为0.01mm ，22
11311(3L 4)48F b f b EJ =
-，由于中隔板个数为零，代入计算的值为零，22
22411(3L 4)48F b f b EJ =
-，由于中隔板个数为零，所以此项计算值为零，
根据上述计算，上导杆挠度f 的值为0.016，比规定的
2510 1.021000
⨯=值小，所以上导杆挠度合格。

5、夹紧螺柱5.1夹紧螺柱长度
212032(S S )N 1.5p p
L S nS N σ≥+++++，代入B100L 数据简化
后，27.036p L N ≥+，我司夹紧螺柱取值为27.0150p L N ≥+，符合要求。

且我司采用全螺纹夹紧螺柱，符合光杆长度不应大于夹紧尺寸L 的要求。

5.2夹紧螺柱载荷
a ）预紧状态下，需要的最小夹紧螺柱载荷a W l B y = ，代入，a W 的值为14201.6N 。

b ）工作状态下，p D p W F F =+，代入计算，得出p W 的值为：68580N 。

5.3夹紧螺柱面积
预紧状态下需要的最小夹紧螺柱总截面积[]a
a b W A σ=
，代入计算，得出a A 的值为：
37.87mm ²。

工作状态下需要的最下夹紧螺柱总面积[]p
p t b W A σ=
，代入计算，得出p A 的值为：
926.8mm ²。

再根据公式，
4m
A d n π=
，得出每根螺柱的横截直径为：14.0mm 。

我公司采用M16螺杆，小径为14.5mm ，大于14.0mm ，符合要求。