螺旋板换热器半圆板强度研究.pdf

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第28卷第2期
石油
工设备
Vd.28 No
1999年3月
PETRO-CH
AL EQUIPMENT
Mar I999
螺旋板换热器半圆板强度硏究
广两大学(南宁530い0讲矩林主数叔林格端讲师苹Tの/より2
北京四季青换热器厂高级工程师孙廷環し
72
摘要进行了螺旋钣换热器半圆板强度的理论及试验研究,推出了受均布载荷周边
简支半板应力的理论公式及最大应力公式,实测应力分布曲线介于周边简支与周边国
支半圆板理论曲絨之间。导出了半圆板计算厚度公式,被我国螺旋板換热器准引用。
关鍵词螺旋板换热器半圆板强度
分类号TQ051.5TQ050.3
Strength stud ying of semicircular plate in spiral heat exchanger
ecturer Lin Qingyu Professor Li Rongduan Lecturer Feng Qingge
(Guangxi University, Nanning 530004)
Senior Engineer Sun tingchen
Abstract The theoretical stress formula and the maximum stress formula for the SHE semicir
cular plate with simple support and uniform load are derived. And the semicircular plate thickness for-
mula is educed.
Key words: spiral heat exchanger, semicircular plate.strength
符号说阴
D一板的弯曲刚度,
挠、mm
=Eお/[12(1ー2)
周向坐
E一一材料的彈性棋数、MPa
材料泊松比
M,一一径向弯矩,N?mm/mm
6一故厚,mm
Me--周向弯矩,Nmm/mm
一径向应力,MPa
Mpーー扭矩,N?mm/mm
一周向应力,MPa
户一半圆板倒向载荷,板换热器设计
e-一切应力,MPa
压力.MPa
接管轴向应力,开孔板径向应力
R--半国板外半径,mm
(对开孔而音)、MPa
rー-半國板任意半径,mm
o丁ー一设计温度下材料的许用应力,MPa
理论分折
用如下级数表示
承受侧向载荷的板弯曲极坐标方程
表示为:
1
,2
将式(2)代人式(1),得到半园板挠度曲面微
+び+がーPD(1)分方程,求解得
a
l ce
R14
周边简支半圆板受均布載荷p,分布载荷可
D
sLnれ(X
=13、5-rzτ
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石油化工设备
1999年第28卷
ェ~』(ァ+1)(ァ+3+2)
R
mT(16m2)(4
R/x
R(4+m)(4-m2)(m+1/2+A/2).
m2十5十
mr(16-m2(2+m)(m+1/2+/2)
6
十2
式中,对-,A=12+4
B*m-
R
(mー2)对a,A=4-m2+12p、B=2一m十
mx(4+m)(4一m2)(m+1/2+p/2)
(m+2)。
式(6)可写成如下形式
将式(3)代入物理方程有
U; =KRPR/62, =KPR/62,
K-R2/2
M-=~D[a+以a/r+a/r2)]
式(7)中,无因次应为系数Kr、K。及K,是坐
M=-0(/r+a/ri+ per
标θ及(r/R)的函数。り=π/2时,ro=0;a,及
a随ァ/R的变化见图1。r/R=0.471时,半
MA=(1ーp)(as/rーci/r2
圆板的应力达最大值(周边简支、受均布荷
板表面纤维的应力
半圆板)
=士6M/お2a=士6Ma/62
可m:= o=0.5224かR2/62(8)
士6M/62
0.5224
式中
dr
a
32
a如0
471
受均布戟荷周边简支半圆板的应力为
6R2
图1受均布荷周边衛支半圆板应力
x2m-1.3.5°
sin mi
R
2?圆板试验研究
直接在照旋板换热器上进行半圆板应力
m(16-m2)(4ーm2
十
R
测定试验。换热器设计压力p=1MPa,半圆
板外半径R=142mm,壁厚お=12mm。应
(16-m2)(2+m)(m+1/2+2
力测点布置在半圆板O=ェ/2时的对称线上
及直径边(半圆板与中心隔板连接的)填角
1
+3+x)B
R」m(4+m)(4-m)(m+1/2+2)
焊缝上,试验时,还级加压到1.25MPa,而
后逐级卸压到零,每级均保压2~3min后测
士
6(1ーp)pR2
2 cos m6 x
定应变量。先后测量2个循环,数据重复性
较好,采用计算机处理数据并作图。根据虎
12
克定律求出应力a,及,并且求出应力系数
R』で16-mつ)(4ーm5すしR
K-=o/(かR/68)及K。=/(かR2/62)。0
(mー1))(m+5+P)
π/2半径上实测应力见图2,理论曲线与试验
(16一m2)(2+加)(加十1/2+a/2)
曲线的比较见图3。直径边焊缝上实测应力