循环软水变换气换热器膨胀节计算

摘要：结合原设备破坏的形式，提出直立、高耸设备膨胀节计算时必需考虑地震作用、风载荷与设备其他载荷组合作用，并重新进行了膨胀节合理设计。

关键词：膨胀节 地震作用 风载荷 应力计算

陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司一台循环软水变换气换热器（位号：E2203），其设计参数见表一，简图见图一。该设备安装使用后发生换热管和管板连接处多处拉脱发生泄漏而需要更换。此设备有如下特点：裙座式带膨胀节的立式固定管板换热器，且其高颈比和高度都符合了JB/T4710-2005的条件，也可以说是塔器和换热器相结合的型式；管、壳程金属平均温度值相差较大；换热管较长（9000mm）。综合以上诸点，可见该设备轴向膨胀量较大，必须设计合适的膨胀节才能满足其轴向位移的要求，

二、膨胀节所在截面的地震载荷、风载荷引起的轴向应力

因为换热管对壳体（包括膨胀节）有支撑作用，故忽略由重力引起的压缩应力，内压时的应力在上述膨胀节应力计算时已经考虑，故此处只考虑地震载荷、风载荷弯矩作用引起的轴向应力。根据JB/T 4710～2005中各种载荷分布示意图，可知塔底截面0-0处的地震载荷、风载荷弯矩为最大，为方便计算，把膨胀节截面I-I处的最大弯矩取为塔底截面0-0处的最大弯矩， 此种考虑是偏于安全的，故（本节未注符号定义见JB/T 4710-2005《钢制塔式容器》）

六、结论

本文分析了原设备的结构特点和工艺特征，判断出原设备发生破坏的原因，考虑了膨胀节所受的地震作用和风载荷的影响，使得膨胀节的设计更加合理、安全，能满足因管、壳程热膨胀差导致的温差应力所需要的位移，避免了因膨胀节补偿量不足而导致的换热管管头拉脱，现该设备投入运营一年有余，使用正常。

参考文献

[1]GB 16749-1997.《压力容器波形膨胀节》.中国标准出版社.1997 .

[2]JB/T 4710-2005.《钢制塔式容器》.中国标准出版社.2005.

[3]李世玉 压力容器设计工程师培训教程. 新华出版社.2005.

[4] GB 151-1999.《管壳式换热器》.中国标准出版社.2000.

作者简介：姓 名：朱彦伟，性别：男，出生年月：1974年8月，职 称：工程师，工作单位：北京燕华工程建设有限公司 化工机械设计所。