双管板换热器内管板液压胀接压力的探讨

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1、双管板换热器内管板液压胀接压力的探讨汤伟，尹侠(南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京210009)摘要：由于双管板换热器结构的特殊性，内管板的胀接是一个难点，胀接压力的大小直接关系到双管板换热器的可靠性，因此选取合适的胀接压力是关键。运用ANSYS软件对双管板换热器的内管板进行液压胀接模拟，并采用优化设计方法，对胀接压力进行了优化，获得了最佳的液压胀接压力，并通过试验验证了模拟的合理性，为双管板换热器内管板胀接工艺提供参考。关键词：双管板换热器；内管板；液压胀接；ANSYS；优化设计中图分类号：TQ051．5文献标识码：A

2、文章编号：1001—4837(2011)02—0022—06doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2011．02．005DiscussionofHydraulicallyExpandingPressureonTubetoInnerTubesheetofDoubleTubesheetHeatExchangerTANGWei，YINXia(MechanicalandPowerEngineeringCollegeofNanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China

3、)Abstract：Theproperexpandingpressureontubetoinnertubesheetofthedoubletubesheetheatexchang-eristhemainfactorwhichdirectlyaffectsthereliabilityoftheheatexchanger．ThishydraulicexpansionsimulationwascarriedoutbytheFEAsoftwareANSYSinthispaper．Thebestexpansionpressurewaso

4、b—tainedbytheoptimizationdesignmethod．Moreover，therationalityofthesimulationwasverifiedbyex-periments．Thensomesuggestionsabouttheexpandingtechnologyofthedoubletubesheetheatexchangerareprovided．Keywords：doubletubesheetexchanger；innertubesheet；hydraulicexpansion；ANSYS

5、；optimizationde—sign等方法，而胀接方法则可以分为机械胀接、液压0引言胀接、橡胶胀接和爆炸胀接等-5。液压胀接由于其突出的优势，被广泛应用于双管板胀接工艺。双管板换热器是一种应用于管程和壳程、介一般情况下，双管板换热器的外管板与换热管采质混合或少量泄漏会产生严重后果场合的换热设用强度焊加贴胀；内管板由于换热管伸出内管板备。在双管板换热器中，换热管与两管板相连，较长，采用焊接会在实际操作中产生很大的困难，其连接可靠性直接影响设备的寿命⋯。目前换且容易对周围换热管造成影响，故管板与换热管热管与管板的连接主要有胀接

6、、焊接和胀焊并用连接采用开槽强度液压胀接。由于采用了焊接技·22·第28卷第2期压力容·器总第219期术，外管板胀接接头的密封性及强度要求都能够强度进行分析，对胀接压力进行优化，并通过试验达到。因此，内管板胀接质量的好坏成为影响双进行验证，以确定最佳胀接压力。管板换热器可靠性的一个至关重要的因素。如果胀接压力过大，就可能在胀接时发生管板的塑性1双管板换热器区与周围已胀好接头的残余应力的干涉，引起周围接头的残余接触应力的降低，严重时会在试压双管板换热器是在常规换热器的管板侧再添时或工作时发生泄漏，并且在进行补胀时，将加一块管板，

7、起到一道密封防线的作用，便于及泄漏区扩散到相邻的接头，即过胀；如果胀接过时检查换热管与管板焊接或胀接处的泄漏情况，小，又会导致欠胀，达不到密封效果，装配后引起避免管程介质与壳程介质相混而发生事故。双管泄漏问题。因此，合适的内管板液压胀接压力成板换热器的结构一般有2种：一种为固定管板式为制造双管板换热器的难点。换热器，换热器共有4块管板，如图1所示；另一文中通过对双管板换热器的换热管与内管板种为U型管式换热器，换热器一侧有2块管板，连接部位建立有限元液压胀接模型，对其结构和如图2所示。外箭板内管板内管板外管板[芏]r。lIIlI

8、rIUlIⅡ1l。A①，f．爵三=}==一丰j—=—一目：W；三S-}E==j=三-三1-三-=三1E---=三—j一=一H《lE垂蠢≯———I工r—_]图1固定管板式双管板换热器结构示意图2U型管式双管板换热器结构示意文中主要研究双管板换热器换热管与内管板塑性，服从屈服准则