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  管殼式換熱器是工業(yè)設(shè)備中廣泛使用的設(shè)備。根據(jù)溫度、壓力、介質(zhì)等不同使用條件，可選擇固定管板式換熱器（或固定式換熱器）、浮頭式換熱器、填充式換熱器等不同結(jié)構(gòu)形式U管式換熱器等。

  管板是管殼式換熱器的主要部件之一。管板的合理設(shè)計(jì)對(duì)正確選擇和節(jié)約材料、降低加工制造工藝難度、降低成本、確保使用安全具有重要意義。因此，必須正確分析管板的強(qiáng)度，以合理確定管板的厚度。

  GB 151換熱器規(guī)定了管殼式換熱器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收必須遵循的一整套技術(shù)要求。作為一個(gè)整體，規(guī)定了該標(biāo)準(zhǔn)適用的換熱器參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)中給出的管板計(jì)算方法（見(jiàn)第7章） PN≤35MPa 管殼式換熱器具有所有壓力和直徑參數(shù)。

  GB 151 給出了U固定管板式換熱器常用結(jié)構(gòu)形式的管板設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。由于載荷、支撐條件和邊界約束條件的不同，不同結(jié)構(gòu)形式的換熱器管板的強(qiáng)度計(jì)算方法也不同。

  U形管換熱器只有一個(gè)管板，標(biāo)準(zhǔn)中給出了六種不同形式的連接結(jié)構(gòu)。其計(jì)算模型是將管板作為普通的圓板，承受均勻的布載荷，并被管孔均勻地削弱。在計(jì)算方法中，考慮了管板周圍非布管區(qū)域?qū)�管板�?yīng)力的影響。

  對(duì)于浮頭式換熱器和填充式換熱器，固定端的管板大多夾在殼體法蘭和管箱法蘭之間。其計(jì)算模型是將管板的管道區(qū)域視為彈性基礎(chǔ)上均勻削弱的圓板，管板周圍的管道部分視為環(huán)板，整個(gè)管板周圍為簡(jiǎn)單的分支，承受均勻分布載荷。對(duì)于其他連接形式的管板JB設(shè)計(jì) 4732 標(biāo)準(zhǔn)。

  在固定管板換熱器中，兩塊管板與殼體圓筒固定連接，可以作為法蘭延伸，形成固定管板周圍"延伸部分與法蘭相結(jié)合的管板"，也可以直接與殼程和管箱圓筒連在一起，形成"管板無(wú)法蘭"。固定管板換熱器可根據(jù)殼體圓筒和管束熱膨脹差的要求設(shè)置膨脹節(jié)。

  就固定式換熱器而言，無(wú)論具體結(jié)構(gòu)如何，幾乎所有結(jié)構(gòu)元件的尺寸和材料性能都直接或間接地影響管板的強(qiáng)度。由于管板的強(qiáng)度分析和計(jì)算過(guò)程非常復(fù)雜，到目前為止，大多數(shù)國(guó)家規(guī)范的管板厚度計(jì)算公式都不同程度地簡(jiǎn)化和假設(shè)了實(shí)際管板，將管板視為當(dāng)量圓板，承受均勻分布載荷，放置在彈性基礎(chǔ)上，管孔均勻削弱。清華大學(xué)黃克明教授領(lǐng)導(dǎo)的管板規(guī)范編制小組提出的中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)方法，即GB 151 在上述簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，還定量考慮了以下因素對(duì)管板應(yīng)力的影響:

  ①管板周圍無(wú)管區(qū)(環(huán)板)的存在對(duì)管板應(yīng)力的影響；

  ②殼程筒(和法蘭)、管箱筒(和法蘭)、螺栓、墊片系統(tǒng)對(duì)管板邊緣角度的約束；

  ③當(dāng)管板的延管板應(yīng)力的影響；

  ④在計(jì)算管板的彈性應(yīng)力時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的允許值限制壓力載荷、法蘭扭矩和管殼間熱膨脹差引起的二次應(yīng)力。