[发明专利]一种板式热交换器压紧板结构设计方法

说明书

本发明公开了一种板式热交换器压紧板结构设计方法，包括预压紧参数测验：将板束简化成矩形弹性体，将板束与压紧板预压紧，压紧板中心形变量，即得对应弹性模量的压紧板材料和对应压紧板厚度；水压下的预压紧参数测验：将板束简化为矩形流体腔，此时压紧板中心的形变量，结合水压试验时压紧板所受到的载荷，查表即得对应弹性模量的压紧板材料和对应压紧板厚度；比较前两步骤中选取的压紧板厚度，选取最大的厚度作为压紧板的设计厚度。本发明利用材料不同方向的弹性变形协调，通过材料的弹性模量并控制压紧板工作时的微变形量进而进行板材材料及厚度选择的设计计算方法。

技术领域

本发明涉及板式热交换器技术领域，具体涉及一种板式热交换器压紧板结构设计方法。

背景技术

板式热交换器是一种用于冷热介质进行热量交换的装置，广泛应用于各种工业，如石油、化工、能源、冶金、航空航天等领域。长期以来作为板式热交换器的重要零部件——压紧板的设计计算一直是个难题，目前多数采用试验验证或基于经验的选用的方法，严重影响了板式热交换器的可靠性，造成该产品难于开拓新领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种板式热交换器压紧板结构设计方法，利用材料的不同方向的弹性变形作为设计计算的判据，通过对比板式热交换器处于预压紧状态和压力试验状态下的变形协调后计算厚度，得到压紧板材质及厚度。

本发明为达到上述目的，具体通过以下技术方案得以实现的：

一种板式热交换器压紧板结构设计方法，包括以下步骤：

步骤(1)、预压紧参数测验：将板束简化成弹性模量为E₁矩形弹性体，以板束上固定的橡胶垫圈为轮廓，压紧板弹性模量为E，将板束与压紧板预压紧，测量长为a、宽为b的压紧板中心形变量Y₁，查表即得对应弹性模量为E的压紧板材料和对应截面形状的压紧板厚度；

步骤(2)、水压下的预压紧参数测验：将板束简化为矩形流体腔，压紧板在预压紧受力的基础上增加承受内部流体压力，此时压紧板中心的形变量Y₂，结合水压试验时压紧板所受到的载荷q，查表即得对应弹性模量为E的压紧板材料和对应截面形状的压紧板厚度；

步骤(3)、比较步骤(1)和步骤(2)下的压紧板厚度，选取最大的厚度作为压紧板的设计厚度。

进一步地，步骤(1)中，压紧板中心形变量Y₁计算公式为

式中，M₀为螺栓预紧力在宽度方向上对压紧板产生的弯矩，M₁为螺栓预紧力及内部压力对压紧板产生的弯矩，I₁为压紧板在宽度方向截面的惯性矩，I₂为压紧板在长度方向截面的惯性矩。

进一步地，步骤(2)中，压紧板中心形变量Y₂计算公式为

其中，M₀为螺栓预紧力在宽度方向上对压紧板产生的弯矩，M₁为螺栓预紧力及内部压力对压紧板产生的弯矩，I₁为压紧板在宽度方向截面的惯性矩，I₂为压紧板在长度方向截面的惯性矩，q为水压试验时压紧板所受到的载荷。

与现有技术相比，本发明的技术方案基于板材静刚度理论用于板式热交换器压紧板的设计方法，利用材料不同方向的弹性变形协调，通过材料的弹性模量并控制压紧板工作时的微变形量进而进行板材材料及厚度选择的设计计算方法。该计算属于设定材质和截面形状后的校核计算，材质决定材料弹性模量，截面形状决定压紧板抗弯的惯性矩。

附图说明

图1为本发明中压紧板预压紧测验简化模型受力示意图；