UPV，CODAP以及ASME规范中换热器管板新的通用设计规定

作者/来源：[美]弗兰西斯·奥斯维拉 刘道芬(湖北楚冠实业股份有限公司)编译自《压力容器》第122卷(2000年8月)；姚佩贤 校核   日期： 2007-06-19   点击率：939

    法国CODAP规范中专用于换热器管板的规定于1990年被欧洲非火焰受压容器标准(UPV)正式采用。ASME第八篇第一分篇于1998年7月公布了以相似计算方法为基础的规定。在笔者(法国CODAP，UPV成员及ASME换热器委员会委员)的努力下，尽可能将这3种规范中的管板设计规定加以统一。     本文介绍了协调工作的各个方面，包括：该规定的理论基础和编辑方式(采用通用的符号、通用的管板结构以及通用的技术术语等)；对这些规定主要分析基础及其差异作了说明；以实际的换热器进行了数据测试与计算，且与现行的TEMA规定比较；讲述了由于考虑标准一致性所引起的诸多改进；预计此通用规定因美国及欧洲的同时采用将得到全球市场的关注。 1  绪  言     近50年间采用TEMA标准设计管壳式换热器已被广泛推广，但TEMA标准为了简化计算，有几种效应未加以考虑，例如未考虑管板边缘有无开管区及换热管的扩胀效应，且忽略了其他因素，如管板与壳程简体及管箱的连接方式，而这些因素对管板厚度的计算有着显著影响。     鉴于上述原因，笔者进行了更加合理的分析计算，并于1980年将它引入法国压力容器标准CODAP中，公布了新的管板设计规定。ASME几乎在同一时间进行了相同的研究，并于1982年在ASME第八篇第一分篇发布了U形管管板新规定，在1992年发布了固定管板新规定。当时这2个标准组织未进行任何接触，却得出相同的结论：有必要对管板计算进行比TEMA标准更为精确的分析。     1991年CEN／TC54决定在非火焰压力容器(UPV)标准草案中采用CODAP标准中所列的新管板规定。1992年ASME与CODAP决定在同一理论基础上协调统一他们的管板设计规定。该计算方法已扩展至UPV。笔者作为上述3个协会的成员，负责协调统一此新管板通用规定，现已在ASME，CODAP及UPC标准中公布生效。     本文的目的在于从编辑和分析两方面阐述统一性的基础，提出了专用于U形管管板、固定管板以及浮头式管板的设计规定，列出了标准计算结果；经与TEMA比较后，对该规范提出了限制范围；作为结论，给出这些新规范的论点。 2  管板的分析方法     在UPV，CODAP及ASME规范中，其分析的基础皆相同，在许多文章中都作了广泛介绍，其设计方法的分析模型见图1，它可概括为以下4个步骤。     (1)将管板与壳程和管箱壳体分离，则作用在管板边缘上的剪力为VE及弯矩为ME，见图1(b)。     (2)用一个等效的实心管板取代其有效弹性模量为E*和削弱系数为μ*的开孔的管板。     (3)用一个等效的模数为Kw弹性基础替代换热管，对U形管换热器的换热管不作为弹性基础(Kw=0)。     (4)用经典的薄板理论来计算等效管板，以确定管板、换热管、壳体和管箱的最大应力，其最大应力应限制在由ASME第八篇第二分篇中的一次及二次应力概念推导出的最大许用应力之内。 3  各标准统一性的主要基础 3.1&nb....