典型化工设备设计_温差应力.

2) 管壁应力 2 t ;
t
3)壳壁应力 0 且 s B ; 4)管子拉脱力q q 。
4.膨胀节的选用及安装 依据标准：GB16749-1997《压力容器波形膨胀节》
安装注意：1）与壳体对接焊，保证焊透；
2）要进行无损探伤；
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3）最低点设置排液孔。
3.采用壳体与管束自由伸缩的结构
（3）合拉脱力：两者使管子受力方向相同—取之和；
两者使管子受力方向相反—取之差。 5
（4）拉脱力判据： 计算合拉脱力必须小于许用拉脱力： q＜[q]
许用拉脱力[q]的确定：
管端不卷边，管板孔不开槽
——取2.0MPa。
管端卷边或管板孔开槽 ——取4.0MPa 。
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三. 温差应力的补偿
目的：解决壳体与管束轴向变形的不一致性。或者说， 消除壳体与管子间的刚性约束，实现壳体和管子自 由伸缩。 补偿方法： 1.减小壳体与管束间的温度差 • 使传热膜系数大的流体走壳程； • 壳壁温度低于管壁温度时，对壳体进行保温。 2.装设挠性构件 • 壳体上安装膨胀节；（见书P170 图7-39） • 将直管制成带S形弯的管。如氨合成塔内的冷管：
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膨胀节结构及设置
——装在固定管板式换热器上 的挠性元件。 1.膨胀节的作用： 作用：对管子与壳体的膨胀变 形差进行补偿，以消除或减 小温差应力； 2.结构形式： 1）平板焊接膨胀节； 2）波形膨胀节；
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3）夹壳式膨胀节
4）波纹管
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3.必须设置膨胀节的条件： 满足下述条件之一者：
t 1) 壳壁应力 2 s ;
（1）填料函式换热器
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填料函结构之三
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（2）浮头式换热器
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浮头式换热器结构之二
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4.套管式结构
如三十万吨合成氨装置中的废热锅炉；
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氨合成塔中双套管式触煤筐冷管结构
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1 1 Et At E S AS
F 管壁内温差应力: t At F 壳壁内温差应力： s As
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二. 管子拉脱力的计算 ——限于管子与管板胀接情况。
1.介质压力和温差力对管板的作用： 假设 管壁温度＞壳壁温度
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2.拉脱力的计算
计算的目的：保证胀接接头的牢固连接和良好的密封性。 拉脱力定义：管子每平方米胀接周边上所受的力，单位为 帕。 引起拉脱力的因素为：操作压力和温差力。 （1）操作压力引起的拉脱力qp: 介质压力作用的面积 f 如图示
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介质压力p，取管程压力和壳程压力两者中的较大者。
管子外径为d0 ；管子胀接长度为l。 则拉脱力为： q p
pf d 0 l
（2）温差力引起的拉脱力 qt ：
每根管承受温差力为 σt×at 。
则拉脱力为：
t at t (d d ) qt d 0 l 4d 0 l
2 0 2 i
第四节 温差应力
一.管壁与壳壁温度差引起的温差应力
t t (t t t o ) L S S (t s t 0 ) L
FL t Et At FL s E S As
1
温差轴向力
F
t (t t t 0 ) s (t s t 0 )