对一个管壳式换热器进行温度和压力载荷作用下的有限元强度分析,并对这两种载荷作用 下的结构应力响应做分类研究,然后对结构进行改进,作同样的分析。比较这些结果,得出考虑温度载荷作用下的换热器强度校核的规律和结构设计的特点。
管壳式换热器是化工、石油、轻工、能源等工业应用广泛的过程设备之一，它具有选材范围广，换热表面清洗较方便，适用性较强，处理能力大，能承受高温和高压等特点。管
卧式管壳式换热器价格
对一个管壳式换热器进行温度和压力载荷作用下的有限元强度分析,并对这两种载荷作用 下的结构应力响应做分类研究,然后对结构进行改进,作同样的分析。比较这些结果,得出考虑温度载荷作用下的换热器强度校核的规律和结构设计的特点。
管壳式换热器是化工、石油、轻工、能源等工业应用广泛的过程设备之一，它具有选材范围广，换热表面清洗较方便，适用性较强，处理能力大，能承受高温和高压等特点。管壳式换热器的结构设计主要依据是GB151［1］，GB151 中关于换热器管板强度校核是根据弹性基础上薄板理论，在轴对称结构的条件下，将薄板的三维变形简化为二维梁式变形，由此来计算其强度的。而换热器壳体厚度的选择，主要是根据壳体所受到的壳程压力来确定。
换热器由于其工作特点，不仅有管程压力和壳程压力等载荷作用，而且还要受到工作介质的温度载荷作用。在GB151 中对压力载荷，给出了管板和壳体的尺寸选择，及固定管板兼作法兰的管板和壳体的连接方式。然而，对于在温度载荷作用下，这些尺寸却没有具体的说明要求。
本文通过一个管壳式换热器的强度校核，将载荷分类为压力载荷和温度载荷，来说明结构在这些载荷作用下的应力响应特点，进而提出该结构改进的意见。本文采用三维有限元的分析方法，来研究其内在规律。
换热器的换热管能不能使用有缝焊接钢管
其实管子达到了换热管的标准，那么不管他是无缝管或者是缝焊接管，都可以当做管壳式换热器的换热管使用。如果是使用有缝接管作为换热管需要达到下列标准:
（1）管壳式换热器原钢带材质应该是镇静钢，容器用钢;
（2）焊接办法不可以使用炉焊、高频焊的办法，应该使用弧焊、电阻焊的方式;
（3）管壳式换热器的换热管自己需要达到UT和涡流测试;
（4）焊接缝隙应该满足RT或者UT检测标准();
（5）焊接缝隙外面需要进行磨平，换热管两端的里面也需要磨平;
（6）管壳式换热器的不锈耐酸钢管需要经过固溶热处理和晶间腐蚀检测;
（7）碳钢和低合金钢管需要进行一定热处理。
换热器材料是否具有抗腐蚀性能呢？
换热器基体材料抗腐蚀性能选择合适的金属相变储能材料能更有效的提高热能的利用率。铝硅合金由于熔点适中、导热系数高、相变潜热大、具有稳定的组织和结构，并且相对价廉，成为金属相变储能技术中的主要储能材料。但熔融状态的铝硅合金具有较强的腐蚀性，所以作为工程应用要解决关键技术之一是控制高温液态铝硅合金对换热管的侵蚀。
试验的工作温度为495℃~620℃，而铁铝及多数铁铝硅合金的共晶温度都高于620℃，因此通过合理的选择，可以找到合适的耐铝硅腐蚀的材料，再通过在金属基体表面涂敷防护涂层，可以更加有效地减缓熔融铝硅对换热管的腐蚀。
换热器基体材料抗腐蚀性能20G高压锅炉钢具有较高的腐蚀性能及良好的组织稳定性，可以有效地抵抗管内部水蒸气的腐蚀，因此具备作为换热器材料的先决条件。铝硅合金熔液对金属材料的侵蚀是十分明显的，不同材料的侵蚀情况有很大差别，取决于其成分和结构。含碳量越低的铁基材料抗侵蚀能力越强，侵蚀面越平整。20G高压锅炉钢属于低碳钢，并且其他金属成分相对较少，具有一定的抗铝硅腐蚀性能，可以作为换热管材料。
将9个尺寸为25mm×2.5mm×15mm的圆柱状20G高压锅炉钢试样在称量后浸入熔融铝硅液中，铝硅合金在495~620℃温度范围内反复进行熔融-凝固-熔融循环，将用套管保护的热电偶插入熔融-凝固循环的铝硅液中，利用测温模块采集循环数据，循环曲线。
每隔120 h取出一片试样，用剥离法测定腐蚀层的质量。剥离液分别为质量分数20%的NaOH和浓盐酸。先将试样浸入90℃的20% NaOH中，立即发生强烈的反应，生成H2，停留一段时间取出后用水冲洗，并用纤维棉擦掉试样表面疏松的沉积物，然后浸入室温下的浓盐酸中不超过1min，取出后边冲洗边擦拭，再重新放入90℃NaOH溶液中，重复上述过程数次，直至试样浸入NaOH溶液无气泡产生为止，然后干燥、称量。
管壳式换热器被腐蚀的主要因素分析
管壳式换热器是利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体（填料）表面，从而进行热量交换的设备，间壁容积式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的设备，因此又称表面式换热器。影响列管换热器管板腐蚀的主要因素有：
1、介质成分和浓度：浓度的影响不一，例如在盐酸中，一般浓度越大腐蚀越严重。碳钢和不锈钢在浓度为百分之五十左右的硫酸中腐蚀很严重，而当浓度增加到百分之六十以上时，腐蚀反而急剧下降；
2、杂质：有害杂质包括氯离子、硫离子、离子、氨离子等，这些杂质在某些情况下会引起严重腐蚀；
3、温度：腐蚀是一种化学反应，温度每上升 10℃，腐蚀速度约增加1~3倍，但也有例外；
4、ph值：一般ph值越小，金属的腐蚀越大。列管式换热器因此应用很普遍，它虽在热效率、紧凑性、金属消耗量等方面都没有板式的好，但它却具有结构坚固、牢靠程度高、适应性很强、材料使用广等特点，因此成为石油、化工生产中，尤是高温、高压和大型设备的主要结构形式。
5、流速：多数情况下的流速越大，腐蚀也越大。因此列管换热器成为石油、化工生产中，尤是高温、高压和大型设备的主要结构形式。
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