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板式换热器（用在核电项目）《提示发贴人：禁止内容再发封号》载荷力怎么计算？
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本帖最后由 feihong622847 于
22:34 编辑
板式换热器“地、震”载荷力怎么计算啊？一般情况塔器考虑“地、震”力，如塔可分为几个质点质量，但是板式换热器怎么分质点质量啊？板换高才2米。
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《提示发贴人：禁止内容再发封号》——真是搞不懂怎么会连这样的词组earthquake也会过滤
各位看官请注意鸟：以后发完帖要看一下，遇到这种情况在两个字中加个空格就好了。“地 震”
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不知道啊，我问的问题能否给予解答?谢谢
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板式换热器虚拟样机模拟,一般用ANSYS有限元软件,压紧板可以用shell单元,上下横梁以及加紧螺栓支柱可以用beam但用模拟.将板片以及充满水重分别施加在两压紧板上这个在单元设置就可以.
一般地震载荷需先进行模态分析频率取前20阶就可以.在根据响应普分析来进行地震载荷分析.
根据RCCM标准进行设计分析
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楼上的高明啊，能否提供一个详细的事例供我们菜鸟学习？
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没整明白，楼主要求哪个点的载荷。
支撑处的？还是内部的？
支撑处的就不用整ansys模拟地 震这么麻烦了吧
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46 本次设计选取拉杆螺纹公称直径为16mm，La为16mm，Lb为60mm，b为2.0mm。 3.9.4 拉杆的布置 拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。对于大直径的换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆，任何折流板应不少于3个支承点。 3.9.5 防冲挡板 为防止壳程物料进口处，流体对换热管表面的直接冲刷，应在壳程进口管处设置防冲板。设置防冲板和导流筒的条件为： 当管程采用轴向人口接管或换热管内流体流速超过3m /s时，应设置防冲板，以减少流体的不均匀分布和对换热管端的冲蚀。 对有腐蚀或有磨蚀的气体、蒸汽及气液混合物，应设置防冲板。综上所诉本次设计应设置防冲挡板，主要形式如（图3.20）。 图中（a）型是在喇叭形管内焊两块导流板以降低气流冲刷换热管的流速，导流板在喇叭口内的焊接角度可按设计要求，在60℃~90℃内选择。 （b）型接管为直管，防冲板焊在壳体上，用于左右边折流板DN≤600，上下缺边折流板的换热器。 （c）防冲板焊在定距管上，用于DN≥700上下缺边折流板的换热器。 （d）防冲板焊在定距管上，用于DN≥1200上下缺边折流板的换热器。 则本次设计采用上诉型式中的b型。
3.20 防冲挡板的形式 防冲板在壳体内的位置，应使防冲板周围与壳体内壁所形成的流通面积为壳
余热回收装置中软水预热器的设计
47 程进口接管截面积的1～1.25倍。防冲板外表面到圆筒内壁的距离，应不小于接管外径的1/4。取壳程防冲板到圆筒内壁的距离为60mm。防冲板的直径或边长，应大于接管外径50mm，取防冲板的边长为250mm。防冲挡板的最小厚度：碳钢为4.5mm，不锈钢为3mm。本设计选用碳钢，厚度为5mm。 3.9.6 分程隔板的厚度 表3.10 分程隔板的最小厚度 公称直径 DN Q600 >600～Q～Q～Q2600 8 10 14 14 隔板最小厚度 碳素钢及低合金钢 高合金钢 6 8 10 10 隔板材料应采用与管箱相同的材料制造。分程隔板的最小厚度应不小于表3.10的规定。按规定取隔板材料为20#钢，隔板的最小厚度为10mm。 3.9.7 支座的设计 用以支承容器或设备的重量，并使其固定于一定位置的支承部件。还要承受操作时的振动与地震载荷。如室外的塔器还要承受风载荷。其结构型式主要由容器自身的型式和支座的形状来决定，通常分为立式支座、卧式支座和球形容器支座三类。立式支座又分为悬挂式支座（耳式支座）支承式支脚，支承式支腿、裙式支座等；卧式支座分鞍式支座、圈座和支腿式支座等；球形容器支座分支柱式、裙式、半埋式和V形支承等。 本次设计的换热器总质量初步估计见下表 表3.11 换热器重质量 管箱质量kg 73.8 换热管质量kg 2771 管板质量2块kg 373 壳程筒体质折流板质量量kg 285 kg 205 总质量kg 3709
余热回收装置中软水预热器的设计
图3.21 A和B型耳式支座 选取支座步骤如下 选取4个B3座，材料选用Q235-A，δ3=8m，支座本体允许载荷［Q］=30KN 计算支座承受的实际载荷Q 地震载荷： pc?0.5acm0g?0.5?0.45??8178N 风载荷： （3.96） pw?0.95fiq0D0H0?10?6?0.95?0.846?550?812? ?1974N安装尺寸： （3.97） D? ?Di?2?n?2?3?2??b2?2?2?2?2?l2?s1??800?2?6?2?8?2??100?2?6?2?2?125?50?
（3.98） ??1047mm??m?g?Ge?4?p?h?Ge?se???3Q???0?10???k?nn?D??????7?874?1500???3 ????10?0.83?44?1830???21.31KNQ――支座实际承受载荷，KN D――支座安装尺寸，mm Ge――偏心载荷，N h――水平了作用点至底板高度，mm k――不均匀系数，安装3个以上的支座时 k=0.83 （3.99）
余热回收装置中软水预热器的设计
49 n――支座数量 p――水平力，取Pc与Pw的大值。 Q < [Q]满足本体许用载荷
余热回收装置中软水预热器的设计
50 4 有限元分析 4.1 有限元软件ANSYS介绍 为了进行强度校核,本设计中采用了有限元分析。其基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件)，从而得到问题的解。 ANSYS软件提供了一个不断改进的功能清单，其中包括：结构分析、电磁分析、流体动力学分析、设计优化、接触分析、自适应网格划分、参数设计语言等功能。尽管ANSYS程序功能强大，但它友好的图形用户界面(GUI)使其易学易用。通过GUI可以方便地交互访问程序的各种功能、命令、用户手册和参考材料，可以一步一步地完成整个分析，因而使ANSYS易于使用。 ANSYS按功能作用可分为：一个前处理器、一个求解器、两个后处理器、几个辅助处理器等。前处理器用于生成有限元模型；求解器用于施加载荷及边界条件，完成求解计算；后处理器用于获取求解结果，以便对模型做出评价。 而且ANSYS提供了数据接口程序，使得在其他3D软件中建立的模型很方便地导入ANSYS中。利用ANSYS程序，机械工程师可以构造出机械产品、零部件或系统的计算机模型，对它们施加载荷或其他设计条件，可以得出相应的动静特性，对产品进行优化设计，以降低生产成本。 4.2 有限元计算模型的建立 鉴于换热器管板搭接结构和工况较为复杂，本说明书借助大型有限元软件ANSYS，对该设备分别进行应力和应变计算，进而对该设备进行相应的强度评估，从理论上确定此设计方法的安全性和可靠性。 4.2.1 设计参数 表4.1列出了换热器的设计工况，管箱和接管的材料和结构尺寸由上一章设计所得，表4.2列出了主要构件的主要参数。 表4.1 换热器设计工况 设计工况 设计压力（MPa） 设计温度（oC） 管
程 0.85 105→60换热器横向载荷分析与校核
　　随着石油化工设备的大型化, 为使结构紧凑, 换热器往往采用小管径薄壁管, 由横向载荷引起的破坏事故时有发生, 其中贵重金属(如T i) 薄壁管, 问题尤其严重。据分析, 横向载荷造成的机械破坏形式有: 管子疲劳破坏、管子与壳体之间的碰撞破坏、折流板对管子的剪切破坏、管子与管板连接处松脱泄漏。因此在换热器设计中, 尤其是薄壁管换热器设计, 对上述情况均应加以校核。
2、横向载荷对管束的影响
　　在管壳式换热器中, 为强化传热, 通常设置了折流板, 壳体中的流体是以横向即垂直于管束轴线方向通过管束。流体横向载荷对换热器的影响主要是引起管束振动和强度破坏。
2.1 振动分析
　　流体横向载荷引起管束振动主要有阻尼弹性振动、共振两种形式。
2.1.1 阻尼稳定性理论
　　阻尼稳定性理论或称能量理论, 是假定流体横向流经管子所产生的激振力对管子所作的功, 等于管子系统阻尼振动力衰减所消耗的能量。此时称之为振动的临界状态, 对应的流体流速称为不稳定临界流速(uc)。当流体的流速大于uc 时, 即流体激振力所作的功大于管子阻尼能量, 管子便会产生不稳定的弹性振动。由此可知, 通过计算一定管束结构条件下的阻尼能量和流体流经管束时所作的功, 可确定不稳定临界流速uc。
uc= Bf 1 (m DQ) 1?2
2.1.2　共振理论
　　当载荷扰动频率与管束的管束自振频率相等时, 管束发生共振。共振主要在下面几种情况下发生。
　　(1) 卡漫旋涡
　　流体流经管束时, 管子背后有卡漫旋涡产生, 当旋涡自管子表面脱落频率与管束自振频率相等时, 管束发生共振。卡漫旋涡脱落频率f v 可按下面公式计算:
f v= S tV ?d o
　　(2) 紊流抖动
　　对于节径比小于1.5 的密排管束, 难以发生卡漫旋涡脱落, 但壳体紊流旋涡使管子受到随机波动的作用力, 而且紊流有一个相当宽的频带, 当频带中的某一频率与管子任一自振频率接近或相等时, 会导致管子大振幅振动。这一频率称为紊流抖动主频率f t , 其计算式为:
f t= V do [3.05 (1- do?T) 2+ 0.28 ]?(L T )
　　(3) 声振动
　　当壳体介质为气体或蒸汽时, 在与流体流动方向和管子轴线方向都垂直的方向上会形成声学驻波, 如果声学驻波的频率与管束的自振频率、卡漫旋涡脱落频率或紊流抖动频率一致,便激发起声学驻波的振动, 因而产生强烈的噪声。声学驻波的频率f a 计算公式为:
f a= nC?(2D )
2.2　强度理论
　　强度理论是将管子视为受均布载荷的梁,管板端为固定端, 支撑板端为简支端, 由此可计算出梁(管子) 的应力及挠度, 以评定其是否安全。管子的最大应力Rr 出现在固定端, 最大剪应力S出现在简支端, 两支撑板中间位置有最大挠度y。
　　当Rr≤ [R]、S≤ [S] = 0.5 [R] 时, 管子不发生强度破坏。当y ≤(T - do ) 时, 不会发生管子碰撞。由此可得到对应的临界流速:
uc1= {K 1 [R] (do4- d i4)?(BK CLQL do2) }1?2
uc2= {K 2 [R] (do2- d i2)?(BK CLQL do2) }1?2　
uc3= {K 3E [R] (do2- d i2) (T - do2)&(BK CLQL do2) }1?2
　　鉴于篇幅, 上述公式理论推导从略。
3、横向载荷校核
　　通过上述分析, 在横向载荷作用下, 换热器管束应进行下述校核:
　　(1) 稳定校核
　　为防止管束发生不稳定的弹性振动, 换热器管束间流体流速应小于不稳定临界流速, 即:
　　(2) 共振校核
　　对于一定结构的管束, 自振频率f 按下式计算:
f = 35.2C [E (do4- d i4)?(mL 4) ]
　　操作条件下, 换热器不应发生共振, 即卡漫旋涡、紊流抖动、声学驻波频率应远离管束自振频率。因此, 要求换热器满足下面条件[ 3 ]:
f v?f < 0.5, f t?f < 0.5, 0.8
<f f="" a="" <="" 1.2
　　(3) 强度校核
　　换热管束强度校核包括管子弯曲、剪切及碰撞三种情况, 但实际上管子很少发生弯曲破坏, 通常在发生弯曲破坏前, 管子与管板连接处已出现泄漏。因此工程应用时, 可仅考虑剪切与碰撞两种破坏。换热器管束间流体流速应小于剪切及碰撞两种情况下的临界流速:
u≤uc2, u≤uc3
　　换热器管束在横向载荷作用下, 管束所处的状态较为复杂。横向载荷造成的机械破坏形式也较多, 有管子疲劳破坏, 管子与管子、管子与壳体之间的碰撞破坏, 折流板对管子的剪切破坏, 管子与管板连接处松脱泄漏等。管束振动是一复杂过程, 在设计中应使换热器操作远离不稳定的弹性振动及共振区, 同时保证在横向载荷作用下管子不发生强度破坏。因此, 应对横向载荷计算作全面校核, 小管径薄壁管和贵重金属薄壁管等。
　　流体横向激振力是诱发振动的主要原因,因此设计上应尽量减小流体横向载荷, 采用具有纵向流动的折流板, 如4 叶孔(梅花孔) 折流板、折流杆等, 减小管束诱发振动的可能性。提高管子的自振频率, 如减小折流板间距, 也可有效地防止振动发生。
　　B——临界状态常数　　D——管子对数衰减率　　Q——流体密度, kg?m 3　　f ——管子固有频率, 1?s　　f v、f t、f a——分别为卡漫旋涡脱落频率、紊流抖动频率、声振频率, 1?s　　n——驻波的阶数, 无因次　　D——特性长度, m　　C——壳体内流体中声音传播速度, m?s　　V——管束中最小自由截面处流体流速, m?s　　uc——临界流速, m?s　　uc1、uc2、uc3——弯曲、剪切、碰撞临界流速,m?s　　S t——斯特罗哈无因次准数 　　L 、T——分别为纵向、横向管间距, m
　　可见, 在所有情况下等间距布置间断型内插件N u 都比整条型片条内插件值为高, 且N u 数的增加值要比摩擦因子的增加值大得多, 这与Bergles 等的分析是相一致的。结果是: 等间距布置的间断型片条内插件摩擦因子增加1%～ 35% , N u 数增加15%～ 80%。
　　条形内插件结构简单加工方便, 强化传热,但压降也增加。麻花铁内插件传热性能可接近先进的翅状条型内插件, 但压降较高; 扁钢内插件结构最简单, 压降不高, 但强化传热偏低; 较短的整条型片条(扁钢) 型内插件比与管长等长的长整条型内插件可大大减少压降, 但N u 数也减少8%～ 58%; 间断布置的条型内插件比整条型内插件N u 数增加较多, 达15%～80% , 但摩擦因子也增加1%～ 35%。总之, 应根据工艺情况合理选择相应的片条型内插件。
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(内容侵权举报)ASME Ⅷ-1、Ⅷ-2是包括立式或卧式容器、换热器、球形容器、膨胀节等在内各种压力容器的建造规则_ASMEⅧ压力容器规范分析_百度阅读
丁伯民 编著
1.4　ASME Ⅷ-1、Ⅷ-2是包括立式或卧式容器、换热器、球形容器、膨胀节等在内各种压力容器的建造规则ASME压力容器规范和我国容器标准不同，并未把各有关类型的容器或换热器制定成独立的标准，而是把目前我们已知的各种容器、管壳式换热器和膨胀节全部包括在ASME Ⅷ-1和Ⅷ-2中。例如，以Ⅷ-1为例，对于立式高容器，在A分卷通用要求中已列出一般容器都需要设计的圆筒、封头、开孔接管及其补强、法兰连接件等公用组件外，所区别者仅是由于立式高容器一般都置于室外，除压力载荷外还要计及风载荷、地震载荷的作用，在UG-22载荷一节中已明确提及，除压力载荷外必要时还要考虑风载、雪载和地震载荷，且有时往往由圆筒的轴向应力起控制作用，这就涉及对风载荷、地震载荷的计算。但规范不再像我国容器标准那样详细列出风载荷及地震载荷的具体计算方法，甚至一点也未提及。它认为，作为设计人员应该知道如何按照有关的标准或规范进行计算。文献[1]则提及，在美国，对风载、雪载和地震载荷的计算可按美国国家标准ANSI A58.1的建筑规范或统一建筑规范的规定进行，当然，我们还应进一步理解为:当容器建造在美国以外的其他国家或地区时，应按照该国或地区的建筑规范计算。此外，规范还列出了圆筒以轴向应力(和环向焊接接头系数相匹配)为基准的壁厚计算公式，并在开孔补强设计中规定应对通过开孔的任何给定平面上进行所需补强面积的计算，即对由轴向应力对壁厚计算起决定作用的立式高容器，应以通过开孔中心的横向截面作为设计基准。......
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