管壳式换热器换热管与管板胀管率的确定.pdf
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1、 经 验 交 流 管壳式换热器换热管与管板胀管率的确定 刘 敏 (大连冷冻机股份有限公司,辽宁 大连 116033) 摘 要:对胀管率的控制进行了详细的论述,并对胀管率的计算方法进行了比较,从而提出了不同材 料的胀管率的控制范围;同时对影响胀接质量的因素作了总结。 关键词:胀管率;强度胀;贴胀;内径控制法 中图分类号:TQ05316;TQ05012 文献标识码:B 文章编号:1001 - 4837(2007)06 - 0059 - 03 Ascertainment of Tube Expanding Rate Between Tube and Tubesheet in Tube - shell
2、 Heat Exchangers LIU Min (Dalian Refrigeration Co1, Ltd1, Dalian 116033 , China) Abstract :This text is to specify the control on tube expanding rate and compare the calculation on tube ex2 panding rate , based on above drawing up the control range of tube expanding rate for different material and m
3、eanwhile sum up the factors which influence the tube expanding quality1 Key words :tube expanding rate ;strength expansion;adhesion expansion;inner diameter control 由国家质量技术监督局颁发的 压力容器安全 技术监察规程 第104条、 第105条对换热管与管板 的胀接方法及胀接的基本要求做出了原则性的规 定,但对胀管率没有具体的规定,目前也没有国家标 准可依。而胀接又是管壳式换热器制造中的重要工 序之一,所以为保证胀接质量,如何确定
4、胀接方法及 合适的胀管率尤显重要。 1 胀接方法 换热管与管板的胀接方法有机械胀接和柔性胀 接(或称均匀胀接)。 机械胀接的方法为非均匀性的胀接,一般在胀 接过程中需要加油润滑(由于油的污染造成胀接后 不能保证焊接质量和污染胀接处的表面质量 ) , 并且 机械滚珠在碾轧中使管径扩大产生较大的冷作应 力,因此机械胀接不利于有应力腐蚀的场合。但是 由于它的操作简便,直到目前许多厂家仍然广泛地 使用在中、 薄管板的胀接上。本文将着重对不同材 料的换热管采用机械胀接方法的胀管率作以介绍。 2 胀管率的确定 211 胀管率 为确保胀接质量,应确定合适的胀管率,通常用 胀紧程度与管板孔原有直径、 换热管内
5、径或换热管 壁厚的百分比来表示胀管率,胀紧程度可以用公式 (1)表示: H=d12-d11-b(1) 式中 H 换热管胀紧程度,mm d11,d12 换热管胀前、 后的内径,mm b 胀前换热管与管板孔的双边间隙量, 95 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/ mm 胀管率是以胀紧度对换热管内径、 管板孔直径 或换热管壁厚的百分率来表示。 2.2 常见材料的胀管率 表1为常见材料的胀管率参考值,利用公式(1) 可以换算出换热管胀后的内径范围。 表1 常见
6、材质的胀管率 换热管材料管板材料换热管的胀管率( %) 钢钢710 铜或铜合金钢58 不锈钢钢及复合板1014 胀管率的确定,除了要考虑胀接方法(强度胀 与贴胀的胀紧程度区别较大 ) , 同时还应考虑管板孔 的公差范围、 换热管外径及壁厚的公差等因素。 213 胀管率的计算方法 胀管率的计算方法有多种形式,以下为国内外 常见的几种计算公式。 (1)日本 管壁减薄率: K= d12-d11-b 2 100%(2) (2)前苏联 管板孔内径的相对百分率: K= d12-d11-b D 100%(3) (3)中国 1) 锅炉行业 管子内径的相对百分率: h= d12-d11-b d11 100%(4
7、) 2) 其它行业 管子内径的胀大值对管板孔内径的相对百分 率: h0= d12- ( d 11+ b) D 100%(5) 管子内径胀大值对管子内径的相对百分率: hd= d12- ( d 11+ b) d11 100%(6) 管子内径的胀大值对管壁厚度的相对百分率: hs= d12- ( d 11+ b) 2 100%(7) 式中 K 日本:管壁减薄率, %;前苏联:管板孔 内径的相对百分率, % D 管板孔直径,mm 换热管胀前管壁厚度,mm b 胀前换热管与管板孔的双边间隙量, mm ,b=D-dw dw 换热管胀前外径,mm h 管子内径的相对百分率, % h0 管子的内径的胀大值对
8、管板孔内径的 相对百分率, % hd 管子内径的胀大值对管子内径的相对 百分率, % hs 管子内径的胀大值对管子壁厚的相对 百分率, % 2.4 内径控制法胀管率的确定 无论采用哪种计算方法所得到的胀管率其根本 都是对换热管壁厚减薄量的控制,以下采用内径控 制法对强度胀及贴胀的胀管率的确定进行验证。式 (8)为内径控制法胀管率的计算公式: Hn=( d1+ 2t d - 1)100%(8) 式中 Hn 胀管率, % d1 胀完后的换热管实测内径,mm t 未胀时的换热管实测壁厚,mm d 未胀时的管板孔实测直径,mm 2.4.1 强度胀的胀管率 例1:已知 换 热 管 材 料 为T2,规 格
9、 为 外 径 “19105 mm ,壁厚113 mm;管板材料为Q235 - B ,管 板厚度为42 mm ,管板孔直径为19125 mm ,管板孔为 正三角形排列,开设两道密封槽。要求换热管与管 板连接形式为强度胀接。 根据已知条件对换热管及管板孔直径实测数据 如下(换热管按510根抽测,管板孔按不同位置抽 测510个孔 ) : (1)换热管:外径:“19105 “19103 mm ,平均 值 “19104 mm;壁厚:11351125 mm ,平均值113 mm;内径:“16155 “16135 mm ,平均值 “16145 mm。 (2)管板孔直径:“19135 “19125 mm ,平
10、均值 “1913 mm。 按式(1)及表1初定换热管胀后的内径值。查 表1铜或铜合金与钢制管板的胀管率H= 5% 8 % ,取平均值H= 615 % ,圆整H= 7 % ,代入式 (1) , 求换热管胀后直径。 H=d12-d11-b 其中 b=D-dw= 1913 - 19104 = 0126 mm 则d12=H+d11+b= 16178 mm 06 CPVT 管壳式换热器换热管与管板胀管率的确定 Vol24.No6 2007 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
11、http:/ 这样根据换热管胀后的内径 “16178 mm选择 三滚珠胀管器,其最小外径为1516 mm ,最大直径为 1718 mm ,滚珠长度为38 mm。经过试胀效果很好。 对换热管胀后的尺寸进行实测数据如下: (1)外径:“19125 “19130 mm ,平均值 “19128 mm; (2)壁厚:1121122 mm ,平均值1121 mm ,如按 日本公式核算即管壁减薄率为518 %; (3)内径:“16187 “16185 mm ,平均值 “16186 mm ,与胀前 “16145 mm相比膨胀了0141 mm。 将换热管胀后实测的平均值代入式(9)确定其 胀管率: Hn=( d
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