立式带膨胀节换热器轴向膨胀计算.pdfVIP

第46卷第4期 化 工 设 备 与 管 道 Vo1．46 No．4 2009年8月 PROCESSEQUIPMENT＆PIPING Aug．2009 立式带膨胀节换热器轴向膨胀计算 李晓红， 樊玉光， 吕进 (西安石油大学机械工程学院，西安 710061) 摘 要：利用静力学对带有膨胀节的立式换热器轴向膨胀计算方法进行了探讨，分别考虑热膨胀、内压等因素引起 轴向伸长和重力导致的轴向变形。通过算例对各影响因素的作用效果进行比较。结果表明，热膨胀是主要因素， 其他因素影响在总变形量的5％以内。 关键词：立式换热器；膨胀节；轴向膨胀 中图分类号：TQ051．5 文献标识码：A 文章编号：1009—3281(2009)04-0026-03 CalculationofAxialExpansioninVerticalHeat ExchangerwithExpansionJoint LIXiao-hong， FAN Yu-guang， LV Jin (MechanicEngineeringCollege，XihnPetroleumUniversity，Xian 710061，China) Abstract： Inthisarticle，basedonthestaticsmethod，thecalculationfortheaxial expansionofverticalheatexchangerwithexpan— sionjointwasdiscussed．Theaxialdisplacementsduetothermalexpansion，intemalpressureanddeadweightwereconsideredindivid— ually．Byusingtheexamples，theeffectsproducedbyvariousfactorswerecompared．Theresultsshowedthatthekeyfactoristhemr al expansion．andthedisplacementinducedbytheotherfactorswasonly5％ ofthetotaloue． Keywords： verticalheatexchanger； expansionjoint； axialexpansion 管壳式换热器由于结构的复杂性和使用工况的 若管子及壳体均可 自由膨胀，则管子及壳体的 多样性，常引发多种形式的失效。波纹膨胀节作为 热膨胀伸长量分别为 ]： 换热器最常用的补偿元件，是换热器中较薄弱的环 = ￡ (t一t0)L1 mm 节，同样也是较容易出事故的部位。本文研究的换 =OL(t一t0)L2 mm 热器为立式结构，为减小或消除管壳程流体温差引 式中 o／、oL——分别为管子及壳壁材料的热膨胀 起的热位移，在壳程内部，管程入口段设置了波形补 系数，1／oC； 偿器。本文将对立式带膨胀节换热器的轴向膨胀量 cn——为管壁及壳体初始温度，oC； 进行计算和研究，为膨胀节设计及失效分析提供理 t、f——分别为操作时管壁及壳体温度，oC； 论基础 、 己——分别为管子和壳体的初始长度， m m 。 1 管子及壳体热膨胀量的计算 图1为所研究的立式换热器结构示意图，膨胀 引