GB/T151的管板適用范圍是2R范圍內(nèi)具有均勻厚度的圓平板， 在其布管區(qū)范圍內(nèi)，除分程隔板處局部外，具有均勻密集開孔。 管板的計(jì)算方法，不適用于結(jié)構(gòu)特殊（如與法蘭搭焊連接的固定管板及圓環(huán)形管板等）以及布管或載荷條件特殊的管板（如具有不同管徑的換熱管，部分布管或其他不能視為軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的管板）。

但是在設(shè)計(jì)中，由于一些工藝要求，布管必須要做成非對(duì)稱的，而且布管的數(shù)量非常少。管板周邊布管區(qū)無(wú)量綱寬度k>1，常規(guī)計(jì)算無(wú)法進(jìn)行。

非對(duì)稱布管管板采用采用ANSYS軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算是一個(gè)比較好的選擇。首先建立其三維有限元模型，對(duì)其在熱載荷與機(jī)械載荷共同作用下的6種工況進(jìn)行了詳細(xì)的應(yīng)力分析（如果是有腐蝕，那么還需要計(jì)算腐蝕前的6種工況），按照J(rèn)B4732和GB151標(biāo)準(zhǔn)分別進(jìn)行強(qiáng)度評(píng)定與換熱管穩(wěn)定性和拉脫力評(píng)定，最終確定換熱器各結(jié)構(gòu)參數(shù)。

將圖紙轉(zhuǎn)化為3D的模型

管板、換熱管、殼體1/2三維模型

管板、換熱管、殼體全模型網(wǎng)格劃分

管板、換熱管、殼體1/2模型網(wǎng)格劃分

其中一個(gè)工況的邊界條件

其中一個(gè)工況的應(yīng)力云圖分布

建立了非對(duì)稱管殼式換熱器的三維有限元模型，對(duì)結(jié)構(gòu)在不同工況下面進(jìn)行了熱-結(jié)構(gòu)耦合分析，獲得了結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)分布以及結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布。

管程與殼程的溫差對(duì)管板應(yīng)力值影響較大，同時(shí)也會(huì)使換熱管產(chǎn)生較大的軸向拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，可以通過(guò)調(diào)整折流板間距、增加換熱管壁厚、增加換熱管與管板焊角高度等措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)應(yīng)力評(píng)定通過(guò)。