螺旋板式換熱器(qì)強度和穩定性校核
螺旋板換熱(rè)器(qì)操作時(shí),其相(xiàng)鄰兩(liǎng)通道的壓力往往是不相同的,兩側(cè)的壓(yā)力差就是作用在螺旋板上的載荷。當螺旋板的曲率半徑(jìng)遠大於定距柱的間距(jù)時,計算螺旋板的應力與(yǔ)位移問題就簡化成一個有一係列點支撐的板的(de)彎曲問(wèn)題,再根據螺旋板的特點加以修正得出(chū)其強度和剛度計算公式。
(1)螺旋板:螺旋板同時受到(dào)內壓和外壓(yā)的作用,需要考慮其內壓強度問題及外壓穩定性問題。有定距柱支撐的螺(luó)旋板在凸麵受(shòu)壓的情況下,當達到(dào)臨(lín)界壓力時,螺旋(xuán)板將喪失穩定性。螺旋板失穩將產生如下(xià)不良後(hòu)果:螺旋(xuán)板通道局部變窄,甚至堵塞,阻力急劇上升;在內、外壓反複作用下,螺旋板產生裂縫;螺旋板失穩的大變形波及換熱器端部,使端麵密封失效。螺(luó)旋板校核時的計(jì)算壓力應取條件最苛刻的工況,即可能(néng)出現的最大壓差,除(chú)非能保證設備在整個過程中兩通道的壓差不大於一定數值,也可(kě)以將該數值作為計算壓(yā)力。
(2)定(dìng)距柱(zhù):可用定距(jù)泡代(dài)替定距柱,使用定(dìng)距泡將使應力集中減(jiǎn)小,應力分布較為均勻,其缺點是繞度較大(dà)、剛度較差。
(3)內圈板(bǎn)與支撐環:一般內圈(quān)板(bǎn)厚(hòu)度應不小於螺旋板厚度(dù),必要時可以采用過渡段加厚的型式。內圈板受內壓(yā)和外壓的作用,校核外壓時(shí)應考慮支撐環的慣性矩是否滿足最(zuì)小慣性矩要求從而起到加強作用減小計算外壓長度。
螺旋板式換熱器的製造工序過程大致如下:放樣、下(xià)料-拚接-無損檢測-焊定距柱-卷製螺旋體-焊接螺旋通道-裝(zhuāng)配-金加工-總裝-壓力試驗-後處理-成品出(chū)廠。
在製造過程中,有以下幾點值得(dé)注意:
(1)螺旋板:螺旋板板麵的缺陷如硬折波紋、鐮刀彎,以及下料的(de)板邊(國內一般是氣割)質量對對螺旋(xuán)體的卷製(zhì)有較大影響(xiǎng)。拚(pīn)板的對接焊縫應進行100%射線或超聲檢測,且必須采用全焊透結構,對(duì)接焊縫(féng)的餘高應及時磨平,防止板麵翹曲及使用中的應力腐蝕。
(2)定距柱:定距柱一端應有(yǒu)1~2X45°的倒角很重要,因為定距柱(zhù)數量很多且(qiě)螺旋板板麵(miàn)不可能(néng)完全平整,定(dìng)距柱與螺旋板點焊時(shí)難免有少數定距(jù)柱發生歪(wāi)斜(xié),其周邊若沒(méi)有倒角,很容易割傷螺旋板;定距(jù)柱高度偏差應為正偏差0~0.3mm,因為如果定距柱(zhù)加(jiā)工有負偏差存在,螺旋體卷製成形時,定距柱與螺旋(xuán)體之間不能切實貼合,甚至有成排的定距(jù)柱沒有支撐螺旋(xuán)板,削弱了定(dìng)距柱增強螺旋體(tǐ)強度和剛度的作用;由於(yú)螺旋板較薄,定距柱與螺旋板點焊時應特別注意控製焊接(jiē)質量,保證螺旋體卷製時不脫落,要(yào)注意引弧和收弧時不要造成板麵咬肉現象發生,且定距柱點焊完(wán)畢後一定要仔細檢查缺陷,及時補救,以免造成(chéng)設備完(wán)工後泄漏維修帶來的麻煩(fán)。
(3)圓鋼:螺旋板式換熱器端麵(miàn)密封用(yòng)圓鋼一般都是幾根圓鋼銜接來填充一個螺旋通道,圓鋼(gāng)硬折處應校直(zhí),表麵的浮鏽應清除;圓鋼直徑大於14mm時,其剛性較大,螺旋體卷製過程中內圈與胎膜貼合不好(hǎo),此(cǐ)時圓鋼始端的退火長度以大於500mm為宜;圓鋼也可用板條替代。
(4)中心隔板:中心隔板的尺寸小了會影響與螺旋板的焊接質量,大了會增(zēng)大介質流動的局部阻力,其寬度的允許偏差應嚴格控製,一般(bān)0-1mm;中心隔板與螺旋板的連接處是螺旋(xuán)板式換熱器的重(chóng)要安全隱患(huàn),無法(fǎ)返修,因此一定要控製好其焊接質量,為了消(xiāo)除加載和卸載的周期性作用對焊縫的損壞,可采(cǎi)用改進型的中心隔板結構(5)支撐環:支撐環與內圈板(中心管)的緊密貼合,起到加強內圈板強度與剛(gāng)度(dù)的作用,為了保證它們之間的貼合,支撐環(huán)半徑最好根據內圈板(中心管(guǎn))的實測內徑製作,有(yǒu)條件時應將支撐環與內圈板完(wán)全焊牢。