Обсуждение проблемы осевого сжимающего напряжения в теплообменных трубах
Thread Content
В пункте 5.3.2.2 стандарта GB/T151 указано: «Когда трубы для теплообмена подвергаются осевым сжимающим нагрузкам, целесообразно использовать трубные пластины с нанесенным слоем сплава». Расчет осевых напряжений в трубах теплообменника с трубками производится с использованием формул 7-20, 7-35 и 7-47. Существуют три варианта условий расчета; во всех этих случаях всегда присутствует осевое сжимающее напряжение. Можно ли из этого сделать вывод, что в теплообменниках с трубчатыми элементами нельзя использовать композитные перегородки, полученные путем взрывного сплавления, и можно использовать только такие перегородки, которые получены путем напыления?
По вашему выводу сфера применения слишком велика. Все три формулы, которые вы упомянули, касаются трубок в форме буквы U; следовательно, можно сказать лишь то, что теплообменники с трубками в форме буквы U не подходят для использования с композитными пластинами типа explode. Кроме того, этот вопрос на самом деле требует рассмотрения по категориям. В качестве примера возьмем теплообменную трубу D25x2: 1. При отрицательном давлении с той стороны трубы, обычно не используется композитная пластина explode ； 2. На обеих сторонах трубы давление положительное. При ps=0 осевое напряжение в трубе (далее – напряжение) составляет 2,4 пт; оно имеет положительный знак ； (2) При pt=0 напряжение составляет -3,4 пс, что является отрицательным значением ； (3) При действии нагрузки с обеих сторон напряжение составляет 2,4 пт–3,4 пс; когда pt/ps > 1,42, напряжение имеет положительное значение, в остальных случаях — отрицательное. При этом абсолютное значение отрицательного напряжения всегда меньше, чем при pt = 0. Вышеуказанные положительные значения не рассматриваются; рассматривается лишь абсолютное значение наибольшего возможного отрицательного значения. В теплообменниках с использованием композитных перегородок типа explode давление обычно не бывает высоким; в зависимости от диаметра теплообменника оно, как правило, не превышает 6,4 МПа. Кроме того, давление с трубчатой стороны обычно выше, чем давление с корпусной стороны. При давлении с внешней стороны корпуса 6,4 МПа максимальное осевое сжимающее напряжение (или сила растяжения слоя на месте соединения трубы и перегородки) составляет 21,8 МПа; в таких условиях использование композитной перегородки типа explode действительно нецелесообразно. Но когда давление с той стороны оболочки очень низкое, можно использовать и explode. 3. Положительная оболочка — отрицательная, (1) ps=0, как и в пункте (1) выше ； (2) pt=0, напряжение положительно ； (3) Действие трубки и корпуса одновременно, положительное. Следовательно, в случае отрицательного напряжения на внешней оболочке трубы, осевое напряжение в самой трубе будет растягивающим, и использование метода explode для боковых частей трубы не вызывает проблем.