*近一些朋友问我一些关于PV Elite软件计算换热器中勾选的问题，见下图。为此我整理了膨胀节的设计和计算方法及UHX-12/13/14 管板的设计规则，方便大家对PV软件的运用的同时知其然并知其所以然。

　　针对上面PV Elite关于膨胀节的选择见下文

　　波纹管：UHX-16(强制性附录26)；厚壁膨胀节：UHX-17(强制性附录5)

　　设计方法：

　　①Analyze：有限元分析

　　②Existing：输入膨胀节刚度特性，不分析膨胀节，波纹厂提供刚度值

　　计算方法：

　　①TEMA:Flexible Shell Elements（RCB-8）

　　②Kopp&Sayer板壳理论:筒体与环板之间的直角连接，并计入组件间的转角影响，在计算中加入修正值。

　　③FEA（RCB-12 Finite Elment Analysis Guildelines）

　　在运行PV Elite 之前，必须安装NOZZLE PRO软件，膨胀节计算方法就会有FEA选项。

　　UHX-12 U形管换热器

　　压差法设计（设计工况3）：

　　管程侧是较高压力侧，Pt=管程，Ps=Pt-设计压差

　　壳程侧是较高压力侧，Ps=壳程，Pt=Ps-设计压差

　　管板壳体连接处的应力：

　　①管板周边处以及中心处的弯曲应力 σ≤2S

　　②布管区域周边剪切应力 τ≤2S

　　③管板整体连接的壳体、管板与壳体、管箱焊缝总轴向应力 σs≤1.5Ss,σc≤1.5Sc

　　*小长度要求L≥1.8 Dsts开根号

　　应力超标解决方案：

　　⑴增加管板厚度

　　⑵增加整体连接的壳体和或管箱厚度 σs≤1.5Ss,σc≤1.5Sc

　　⑶简化的弹塑性分析 σs≤Sps

　　⑷简支管板分析 不需要满足*小长度要求

　　σs≤Sps，s且σc≤Sps，c

　　应用范围：不适用于夹持式管板两侧垫片连接的结构

　　UHX-13固定管板换热器压差法设计

　　压差法设计（设计工况3，操作工况3、4）：

　　管程侧是较高压力侧，Pt=管程，Ps=Pt-设计压差

　　壳程侧是较高压力侧，Ps=壳程，Pt=Ps-设计压差

　　对于操作工况，压力差和单个操作压力差应不超过设计工况使用的值

　　计算工况：腐蚀前、腐蚀后

　　管板壳体连接处的应力：

　　①管板周边处以及中心处的弯曲应力

　　设计工况σ≤1.5S；操作工况σ≤Sps

　　②布管区域周边剪切应力 τ≤0.8S

　　③换热管轴向应力 设计工况σt≤St；操作工况σ≤2St

　　④换热管与管板的连接设计 *大许用载荷按UW-20或附录A

　　⑤换热管的稳定性 *大无支撑跨距

　　⑥壳体轴向薄膜应力

　　设计工况σs,m≤SsEs,w；操作工况σs,m≤Sps,s

　　⑦壳体轴向压缩应力 (壳体轴向薄膜应力为负值，需要校核稳定性) σs,m≤Ss,b

　　⑧管板整体连接的壳体、管板与壳体、管箱焊缝总轴向应力

　　设计工况σs≤1.5Ss,σc≤1.5Sc ；操作工况σs≤Sps,s σc≤Sps,c

　　*小长度要求L≥1.8 Dsts开根号

　　应力超标解决方案：

　　⑴增加管板厚度

　　⑵增加整体连接的壳体和或管箱厚度 σs≤1.5Ss , σc≤1.5Sc

　　⑶邻近管板处筒体不同材料和厚度影响的计算程序

　　⑸邻近管板处径向热膨胀差影响的规则

　　应用范围：不适用于夹持式管板两侧垫片连接的结构

　　⑷管板与管箱或壳体连接处塑性影响的计算程序

　　σs≤Sps，s；σc≤Sps，c

　　应用范围：不适用材料发生高温蠕变

　　⑹简支管板分析 不需要满足*小长度要求

　　σs≤Sps，s；σc≤Sps，c

　　应用范围：不适用于夹持式管板两侧垫片连接的结构

　　UHX-14 浮头式换热器

　　操作工况：当考虑径向热膨胀差影响是，才要考虑操作载荷工况，考虑管板为简直管板

　　压差法设计（设计工况3，操作工况3、4）：

　　管程侧是较高压力侧，Pt=管程，Ps=Pt-设计压差

　　壳程侧是较高压力侧，Ps=壳程，Pt=Ps-设计压差

　　管板壳体连接处的应力：

　　①管板周边处以及中心处的弯曲应力

　　设计工况σ≤1.5S；操作工况σ≤Sps

　　②布管区域周边剪切应力 τ≤0.8S

　　③换热管轴向应力 设计工况σt≤St；操作工况σ≤2St

　　④换热管与管板的连接设计 *大许用载荷按UW-20或附录A

　　⑤换热管的稳定性 *大无支撑跨距

　　⑥壳体轴向薄膜应力

　　设计工况σs,m≤SsEs,w；操作工况σs,m≤Sps,s

　　⑦壳体轴向压缩应力 (壳体轴向薄膜应力为负值，需要校核稳定性) σs,m≤Ss,b

　　⑧管板整体连接的壳体、管板与壳体、管箱焊缝总轴向应力

　　设计工况σs≤1.5Ss,σc≤1.5Sc ；

　　操作工况σs≤Sps,s σc≤Sps,c

　　长度要求L≥1.8 Dsts开根号

　　应力超标解决方案：

　　⑴增加管板厚度

　　⑵增加整体连接的壳体和或管箱厚度

　　设计工况σs≤1.5Ss , σc≤1.5Sc ；

　　操作工况σs≤Sps,c,s , σc≤Sps,c

　　⑶邻近管板处径向热膨胀差影响的规则

　　应用范围：不适用于夹持式管板两侧垫片连接的结构、浮动端垫片连接或密封的结构

　　⑷管板与管箱或壳体连接处塑性影响的计算程序

　　σs≤Sps，s；σc≤Sps，c

　　应用范围：不适用材料发生高温蠕变

　　⑸简支管板分析 不需要满足*小长度要求

　　σs≤Sps，s；σc≤Sps，c

　　应用范围：不适用于夹持式管板两侧垫片连接的结构、浮动端垫片连接或密封的结构

　　下图是弹塑性分析和简支撑分析的简图：

　　经过PV软件分别对4种方法进行模拟计算，可以归纳出以下结论

　　管板与壳体连接处应力的分析方法的选择：

　　⒈增加管板厚度的方法不可用

　　⒉增加与相连的筒体的方法可用，并且有效

　　⒊同时增加管板和与相连的筒体的方法可用

　　⒋对焊接接头进行简化的弹塑性分析可用（不能过材料蠕变范围）

　　⒌管板当做简支的管板分析可用（不适用垫片连接的结构，计算偏厚）

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