膨胀节设置的研究

发布于 2019年11月23日

[摘要]在压力容器中，使用膨胀节可以有多种型式，U形膨胀节具有结构紧凑简单，补偿性好，价格便宜等优点。在通常设计参数条件下，U形膨胀节主要用于固定管板换热器中，作为能够轴向自由伸缩的弹性补偿元件。

在压力容器中，使用可以有多种型式，U形膨胀节具有结构紧凑简单，补偿性好，价格便宜等优点。在通常设计参数条件下，U形膨胀节主要用于固定管板换热器中，作为能够轴向自由伸缩的弹性补偿元件。

在固定管板换热器中设置膨胀节能够明显地降低由于换热管和壳程圆筒间热膨胀差所引起的管板应力，圆筒和换热管的轴向应力以及管子与管板的拉脱力。

进行固定管板换热器的设计计算，一般首先就要判断是否需要设置膨胀节，这完全取决于在设计条件下（如设计压力，设计温度，壳程圆筒和换热管的金属温度等）换热器各元件的实际应力状况，由于管、壳（壳程筒体）间热膨胀差引起了各元件或接点的过高应力，则首先考虑能否调整某些元件尺寸或改变连接方式（如胀接改为焊接），从而使之满足许用应力条件。如果不可能，或是虽然可能但是不经济或不合理，则再行权衡考虑设置膨胀节，以便得到安全、经济合理的换热器设计。

在以往的某些教材、参考书或资料中，通过简单粗略的计算求得圆筒或管子的轴向应力是否超过某一规定值来判断是否设置膨胀节，这是不合理的。它们假定管板是绝对刚性的，管束中的每根管子都处在同样的拉、压状态，这显然与管板、管束的实际受力情况相差甚远。另外有些设计人员甚至更粗略地通过管、壳程的操作温度差、或是设计温度差是否超过某一规定值来判断是否需要设置膨胀节，这也是不妥的，有时会带来极大的计算误差。很明显，操作温度差和设计温度差并不等同金属温度差，更不能代替管子和壳程圆筒之间的热膨胀差。特别是在两种材料不同时（如管子为不锈钢，壳程圆筒为碳钢时），在极端情况下可能会出现：管、壳程之间的金属温度差很大，然而热膨胀差为零；或管、壳程之间的金属温度差很小或为零，而其热膨胀差很大。正是这种热膨胀差直接影响着管板的应力大小。

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