換熱器墊片處的槽深要計(jì)入管板厚度嗎？
換熱器計(jì)算的疑問
浮頭式換熱器，一端夾持管板，兩側(cè)八角墊密封，八角墊處槽深14.27mm。
請(qǐng)問這個(gè)管板厚度要不要在計(jì)算出來(lái)的管板厚度的基礎(chǔ)上再加上2倍的八角槽深。
如果需要，則管板需要增加29mm厚，真是不舍得啊。
平常早餐，煎餅果子加個(gè)蛋還要猶豫，這個(gè)厚度要是要加上去，十年的雞蛋錢都沒了。
其實(shí)這種結(jié)構(gòu)很常見，很多朋友面對(duì)諸如夾持式的管板，槽深是否需要考慮都很疑惑，一般加與不加相差個(gè)8~10mm，要求嚴(yán)格的審核人可能會(huì)加，忍忍就過去了。但是對(duì)于RJ密封面，槽深度非常深，如果考慮，費(fèi)用還真有點(diǎn)高。
那么到底需不需要考慮呢？本文帶你討論一下這個(gè)問題。
GB-151-2014的規(guī)定
GB-151如何說(shuō)這個(gè)問題呢？直接的答案是沒有。不過從管板的受力來(lái)說(shuō)，對(duì)于U形的夾持式的管板，一般最大彎曲應(yīng)力在中心，邊緣的夾持處應(yīng)力值相對(duì)較低。所以理論上，不應(yīng)該計(jì)入管板厚度。只要計(jì)算時(shí)采用管板中心厚度就行了。
規(guī)范里也有暗示，在GB/T151的標(biāo)準(zhǔn)釋義里，有如下圖示：
它的管板厚度怎么取的呢？
管板計(jì)算厚度加5+2。其中5是左邊隔板槽深，2是腐蝕裕量。并不是用的右邊的墊片槽深5mm。
所以從理論和規(guī)范上來(lái)說(shuō)，是不用計(jì)及槽的深度的。
EN 13445的規(guī)定
在EN 13445中，對(duì)于墊片，或者應(yīng)力泄放槽處的最小厚度用eap表示。
規(guī)范要求：eap>=0.8ea。
這個(gè)要求其實(shí)蠻高的，對(duì)于比較薄的管板，比如U型管板計(jì)算厚度40mm。墊片處的槽深一邊為5mm，那么eap為30。30<40*0.8=32mm。
計(jì)算一下普通纏繞墊臨界厚度，10/（1-0.8）=50mm。所以一般U形管板計(jì)算厚度在50mm以下，對(duì)于墊片槽深對(duì)于管板厚度都有影響。如果管板是RJ密封面的，那影響可能更大了。
ASME VIII-2019的規(guī)定
ASME VIII I對(duì)于此處的厚度是如何規(guī)定的呢？
先看圖UHX-9：
ASME將這個(gè)問題，轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)描述，如何計(jì)算hr？
在UHX-9.5節(jié)（c）里，有如下規(guī)定：
那么計(jì)算的是不是我們所說(shuō)的位置呢？不妨看看Configuration d到底是個(gè)什么地方。
的確是個(gè)夾持的管板。
所以按照公式計(jì)算即可。
ASME VIII I的公式來(lái)源
我們?cè)僮屑?xì)端詳一下這個(gè)公式：
DE---管殼程墊片的內(nèi)徑，且不小于管殼程的最大內(nèi)徑。
Sfe---管板設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力
Ps，Pt---管殼程設(shè)計(jì)壓力。
首先我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)很嚴(yán)重的問題，少了個(gè)右邊的一豎，絕對(duì)值符號(hào)。
再者這個(gè)公式是怎么出來(lái)的呢？
不妨推導(dǎo)一下：
內(nèi)壓在墊片DE處的合力與這一圈DE的剪切力平衡。
剪切取0.8倍的許用應(yīng)力，化簡(jiǎn)得：
很完美。
估算一下量級(jí)，Sfe按照100MPa，De*P為17500mmMPa，hr=54.68mm。
直徑*壓力到達(dá)TMEA上限了，其厚度才55mm。
也就是說(shuō)一般根本不用考慮加厚管板。
相似的公式
在八一卷中，管板需要計(jì)算布管邊緣Do處的剪切力，其原理和上面的公式一樣，就是多了一個(gè)μ-管板削弱系數(shù)。此系數(shù)在GB151中是定值0.4。
在ASME中按照如下公式計(jì)算：
因?yàn)榇蟛糠值膿Q熱器，管間距為1.25d，那么μ=(1.25d-d)/1.25=0.2。
也就是說(shuō)Do處的剪切力為墊片處的5倍。
假設(shè)管板布滿管子，開孔處的Do可能和DE非常接近，但是Do處的剪切力是DE的5倍。
這簡(jiǎn)直是比隔條街，房?jī)r(jià)差一倍還要夸張啊。
善惡就在一念間，一邊是康莊大道，一邊是萬(wàn)丈懸崖。
ASME VIII II-2019的規(guī)定
再查查八二怎么說(shuō)，查到的時(shí)候，嚇我一跳，2019版455頁(yè)：
不僅少了一個(gè)絕度值號(hào)，而且咋多了一個(gè)G？
你說(shuō)你喜歡森女系
而我多了一個(gè)G
就像LOVE 去掉一半變 loli
我在默默等著你 哪怕中年危機(jī)
我的愛不過氣
再查2017版，還是多了一個(gè)G：
再查2015版，終于正常了：
終于恢復(fù)正常了。
假設(shè)G真的要參加計(jì)算：
只能這樣：
上面加個(gè)平方。
對(duì)不起，我編不下去了。
ASME 出版更新速度越來(lái)越快，但是質(zhì)量真是越來(lái)越粗糙，越來(lái)越不講究了。
總結(jié)
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GB中可以自己判斷，follow your heart，聽審核人的沒錯(cuò)。
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EN的規(guī)則簡(jiǎn)單，適合快速評(píng)估。
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ASME VIII I ，按照公式計(jì)算，不過99%都能合格。
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ASME VIII II，趕緊把公式改過來(lái)吧，太丟人了。