在浮頭換熱器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，當(dāng)殼程壓力較高時(shí)，可能出現(xiàn)管板最小厚度下的換熱管軸向壓應(yīng)力校核不合格。

一般來(lái)講，對(duì)于固定管板換熱器來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)3點(diǎn)的時(shí)候，需要考慮設(shè)置膨脹節(jié)。

1. 換熱管軸向力不合格

2. 筒體軸向力不合格

3. 換熱管管子拉脫力不合格

固定管板管子管板和筒體是約束在一起的，有軸向力比較好理解。浮頭換熱器和U型管差不多，主要是通過(guò)換熱管的自由伸縮變形達(dá)到消除熱應(yīng)力。對(duì)于浮頭管板，換熱管的軸向力從哪里來(lái)的呢？

浮頭換熱器的壓應(yīng)力是因?yàn)闅こ虄?nèi)壓作用下，左邊管板往左彎曲。右邊管板因?yàn)樽笥叶际躊s的壓力，但是右側(cè)受壓面積大，左側(cè)受壓面積需要減去換熱管面積。所以右邊管板還是向左彎曲。最終會(huì)不會(huì)受壓，與到底誰(shuí)向左彎的厲害決定。

遇到軸向壓應(yīng)力計(jì)算不合格應(yīng)該如何解決呢？

一般軸向壓力應(yīng)不通過(guò)，需要從兩方面來(lái)考慮。

1. 提高許用的軸向壓應(yīng)力

2. 提高管板的剛度，降低管板變形。

提高許用軸向壓應(yīng)力

我們知道換熱管的軸向壓應(yīng)力計(jì)算原理是歐拉軸向失穩(wěn)。兩端鉸支細(xì)長(zhǎng)壓桿的臨界荷載為：

式中：μ反映了桿端支承對(duì)臨界力的影響，稱為長(zhǎng)度系數(shù)，μL稱為當(dāng)量長(zhǎng)度。

一端自由，一端固定 m＝2.0； 兩端固定 m＝0.5

一端鉸支，一端固定 m＝0.7； 兩端鉸支 m＝1.0

對(duì)于折流板來(lái)說(shuō)，屬于兩端鉸支，對(duì)比GB/T151的公式，μ=1

Cr為臨界細(xì)長(zhǎng)比，相當(dāng)于歐拉失穩(wěn)圖的λp，當(dāng)實(shí)際細(xì)長(zhǎng)比大于Cr時(shí)（即為下圖的λp的右側(cè)），為細(xì)長(zhǎng)桿，屬于大柔度桿，臨界應(yīng)力與彈性模量正相關(guān)，但是由于各種鋼材的彈性模量正相差不大，所以對(duì)大柔度桿來(lái)說(shuō)，選用優(yōu)質(zhì)鋼材對(duì)提高臨界應(yīng)力是沒(méi)有意義的。

當(dāng)實(shí)際細(xì)長(zhǎng)比小于Cr時(shí)（即為上圖的λp的左側(cè)），屬于短粗桿，中小柔度桿。對(duì)于中小柔度桿，其臨界應(yīng)力與材料強(qiáng)度有關(guān)，強(qiáng)度越高的材料，臨界應(yīng)力也越高。所以，對(duì)中小柔度桿而言，選用優(yōu)質(zhì)鋼材將有助于提高壓桿的穩(wěn)定性。

所以我們可以在計(jì)算書(shū)中觀察一下，是細(xì)長(zhǎng)桿，還是短粗桿。

雖然在自然界，我們都羨慕又粗又長(zhǎng)

BUT對(duì)于換熱管來(lái)說(shuō)，提高許用壓應(yīng)力的方法就是將是細(xì)長(zhǎng)桿改為短粗桿：

1. 調(diào)整一下?lián)Q熱管受壓失穩(wěn)當(dāng)量長(zhǎng)度lcr。此時(shí)需要縮短折流板間距，或者在折流板之間加上支撐板。（相當(dāng)于變短）

2. 換熱管厚度增加一下（相當(dāng)于加粗）

3. 如果是短粗桿，那么可以考慮提高一下剛才鋼材的強(qiáng)度，比如10#換20#或者16Mn。

提高管板剛度，降低管板變形

管板變形少，換熱管受壓就小。提高管板的剛度有幾個(gè)方法：

1. 增加管板厚度

當(dāng)換熱管壓應(yīng)力不合格，SW6會(huì)給出一個(gè)調(diào)整方案，增加管板厚度到指定厚度，即可使得換熱管通過(guò)。

2. 增加換熱管數(shù)

換熱管數(shù)增加，給予更多管板支撐，管板更不易變形。

比如一臺(tái)設(shè)備在不同換熱管下的實(shí)際軸向壓應(yīng)力，許用的軸向壓應(yīng)力是58.92MPa：

當(dāng)換熱管增加到3350時(shí)，軸向壓應(yīng)力合格了。

3. 改變換熱管排列方式

讓支撐更均勻點(diǎn)吧。

比如三角形的排列不合格，正方形的也許就合格了。

4. 增加管間距

管間距增加，讓換熱管更均勻的對(duì)管板進(jìn)行支撐。

當(dāng)換熱管軸向壓應(yīng)力通不過(guò)時(shí)，可以采用上述的多種方法進(jìn)行調(diào)整。具體采用什么方法，需要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行組合，并和其它專業(yè)協(xié)商解決。

要知道GB151-1999中軸向失穩(wěn)的安全系數(shù)是2，更難調(diào)整過(guò)去，現(xiàn)在安全系數(shù)改為1.5后，調(diào)整起來(lái)更容易點(diǎn)了，所以：

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