中心开大孔换热器管板的设计---外文资料翻译.doc

毕业设计(论文)外文资料翻译 学 院： 机械学院 专 业： 过程装备与控制工程 学 号： 外文出处： Int.J.Pres.Ves.Piping 1996(61):279~297 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 指导教师评语： 签名： 年 月 日 附件1：外文资料翻译译文 管板分析综述 V.G.Ukadgaonker,P.A.Kale,Mrs.N.A.Agnihotri R.Shanmuga Babu Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Technology, Powai, Bombay 400 076, Zndia 摘要 许多设计人员为分析多孔板也就是人们所说的管板所受压力和变形提出了各种各样的设计方法。本文的目的是展示不同设计师在管板分析中所用到的成熟技巧。这份周密的回顾文献包含了不同的方法，比如说分析法、实验法、数值法等。最终还比较了许多研究工作者的研究结果，同时也留意了作者的工作。作者也指出了该领域的发展前景。 1 引言 从功能、结构和成本等几个方面来看，开多孔的管板是压力容器的重要组成部件，达到最佳的设计是最重要的。在承压板上开孔处出现集中应力的发现是最具实际价值的。理论上准确解决管板上任意地方的应力和结构的方案除了粗略计算别无它法。在最近十年里，许多人认为进行应力分析、实验计算、数字模拟可以解决这个问题。Osweiller在他的著作中说，当量实心板这概念显示出了40多年的进步。本文旨在说明最近十年人们在管板分析上应用的成熟思想。 2 定义 布管形式：管板上的管子排列有如图1所示的三种不同的方式等，即正三角形排列，方形排列和转角正方形排列。其中，三角形排列布管数最多，是目前应用最为广泛的排列形式。 主要符号表 d 孔径 Ｄ 管板的抗挠刚度 D* 当量板的抗弯刚度 E 板材的弹性模量 E* 等价板材的弹性模量 h 管间距 p 管的中心距 管板的削弱因数 开孔率 v 实心板的泊松比 v* 当量实心板的泊松比 特殊符号表 △ 三角排列 □ 正方形排列 开孔率： 即 最小的带宽（p－d）1。从整体上来看每个孔的最小孔间带宽系数几乎为零，因为带宽相对管间距显得十分小。 应力集中因素：最大主应力与名义应力之比，且二者在同一地区没有任何中断。 3 文献综述 任何形式的加载对孔板比对实心板在变形和受力上的影响都要大得多。对孔板和实心板来说，描述开孔的影响有各种弯度、挠度等弹性特性，比如说弹性模量，泊松比等。人们用理论的、实验的或数值的方法来评估它们的削弱系数或是修正弹性常数。下面就分别讨论上述的三种方法。 3.1 分析法 1948年Gardner为设计浮动管板式换热器率先提出这当量实心板的概念。他定义了削弱系数和弹性系数来解释开孔导致的削弱影响。当量实心板的抗挠刚度D*由下式决定 式中削弱系数主要取决于开孔形状和管板的开孔率等。用传统的结构分析法计算受压当量实心板上的抗挠刚度D*，然而就有别于实际的板中开孔率。由于缺少实验结果，Gardner提出了建立在环向最小带宽上的公式： 这导致大约50%的值接近的值。之后Gardner又采用同样的方法设计了固定管板式换热器。Gardner分析的最大不足是没有考虑管板跟压力容器内其它部件的相互作用，这样他的假设不是得到简单的支持，就是举步维艰，但是目前在一些地方还保持中立。 在1952年Miller提出用带宽取代管中心距来计算 它导致大约60%的值接近的值。 1952年Malkin和Horvay提出如图2所示的六角形联边蜂巢支承结构可以取代孔板。这种近似法只对开孔率不超过20%的小型构件。把这种理想结构的应变能加在当量实心板上，他们在板的有效弹性模量E*和泊松比v*以及应力集中因素上取得一致结果。基于这些结果，他们计算的抗挠刚度比Gardner的和Miller的都要小。 为估计矩形断面管板或大圆管板的受力人们提出了一种新方法，减小膨胀节或隔板的影响。Timoshenko理论建立在弹性基础上。管板受力和挠度之间的关系是由波纹管式换热器衍生的。削弱系数在导板类基础上通过机械测试和电阻测试得到认可，见图3。搭建管板测试装置