螺旋板换热器中心隔板强度研究及其数值模拟林清宇华东理工大学机械工程学院上海2，237林榕端石卫军广西大学化学化工学院南宁530004孙廷琛北京季青换热器厂北京ioooso*大应力公式；数值模拟结果试验应力测定结果与理论值比较致；导出了中心隔板厚度计算式，该公式及其系数已被我国螺旋板换热器标准所采用。　　0刖目螺旋板换热器由传热板定距柱中心隔板和端盖等部件组成。中心隔板使两个通道分隔开，各通道为环状的单通道，其截面是长方形。中心隔板两边与较厚的半圆封板及薄螺旋板焊接，中间还有若干个内圈螺旋板加强圈支承。对中心隔板强度进行了较为系统的理论与试验分析及数值模拟，所得结果己被螺旋板换热器标准16了47512003所采用。　　1理论分析1.1基本假设和基本方程螺旋板换热器中心隔板是矩形板，受均布压力。根据工程实际结构，可作如下假设。　　作用于中心隔板的均布载荷与板面垂直；挠度较之板厚为小量。　　板弯曲时中面不伸长。　　中间支承板沿中心隔板长度均布，支承板与隔板贴紧且刚性足够，在支承处中心隔板挠度由上述假设可知，中心隔板力学模型是受均布载荷连续矩形板。由平板小挠度理论，挠度曲面微分方程为20031007收初稿，20040321收到修改稿D中心隔板弯曲刚度，= E材料弹性模数，35中心隔板计算厚度1.2边界条件中心隔板两侧尺及，即=0及，与薄螺旋板厚度小于4胃焊接，经应力测定，在0064为中间支承板中心隔板两端尸0及的与较厚的半圆封板焊接，其刚性大，可设中心隔板烧度曲面在两端凡7及7功的斜率，办=0，且，=0.　　在中间支承板如两侧的中心隔板，几何比值办对称，载荷对称，变形也对称，因此在对称线如4句，中心隔板挠度曲面斜率=3，办=0，且由假设3，历=0.同理，中心隔板在其他中间支承板处，c，e6也有相同的边界条件。　　综上所述，受均布载荷中心隔板的边界条件为在边MFI及GH在边界尺好以及中间支承处1.3中心隔板应力理论解求解式并满足边界条件式23，可求得中心隔板各点面及面*大弯曲应力和切应力推导略为土义中心隔板宽度中心隔板的中间支承跨距量纲的弯曲应力系数L中心隔板长度，由式45可知，中心隔板各点面和；面*大弯曲应力及切应力1与板厚平方52成反比，且与中心隔板宽度，长度1中间支承数叫跨距+⑶以及坐标有关乃及除与板厚无关外，与上述其他各参数均有关。当=以2由式45可求得中心隔板*大应力为土处的，其值为量纲的*大应力系数由式7可知，*大应力系数是中间支承板跨距5与中心隔板宽度，之比值的函数。按式7求得的值及2.　　+实测心实测乃理论△实测，实测心理论人数值7，败值乃平均值单位，8从，符合原假设的中心隔板两侧边界条件。　　由3可，实测应力与理论应力曲线吻合较好，说明理论分析符合螺旋板换热器中心隔板的实际情况。　　数值模拟结果也与理论公式计算结果相符，实测应力与之相近。以跨距6=157.6潘，289.5，为例，4曰。模拟得到的*大应力为79.6MPa，位于中心隔板两端中心处，即x=fl2=144.75 13，7=62=78.8，1处。因在7=78.8处有支承板，无法布置应变花，故应变花可粘贴于=71.8胃处。该处实测应力约为62.为所能测得的应力中的*大值。　　实际中间支承板并非绝对刚性，但中心隔板上各点的实测应力均不大于理论公式6求得的*大应力。　　设计计算根据上述理论研究及试验研究结果，设计时可2试验研究及数值模拟用电阻应变法，在螺旋板换热器上测量中心隔板应力，以检验理论公式的正确性。中心隔板实测厚度5=12.33，宽度，=289.5，中间支承板等跨距布置。试验中分别测量了跨距6=157.6 0，197mm及394mm种情况的中心隔板应力。半圆形中间支承板厚6胃，板上开数孔，用环氧树脂把中间支承板与内圈螺旋板及中心隔板连接起来。在中心隔板上粘贴应变花，应变花型号BE1203BC.试验时，逐级加压至1.25，而后逐级降压至零，每级压力均保压3，然后用应变仪测量应变，求出应力，和量纲的应力系数，同时，利用ANSYS有限元程序对该中心隔板在上述种跨距下进行数值模拟。　　试验结果与理论曲线及数值模拟结果的比较值，数值人是指数值模拟得到的冬曲线。　　*大应力位置，右侧标中第主应力为*大应力值，为*小应力值。应力单位为3.例43*大应力为7，=0.796108 3=79.63.由可，*大应力在，=，2，少=士62处，与解析理论解结果致。　　按式6进行强度计算。中心隔板*大主应力，=7，*小主应力730，第1及第1强度理论的应力强度均为口因口是弯曲应力，根据极限设计原理，许用值为1.571；中心隔板强度条件为因此求得中心隔板计算厚度为值按式7计算，计算结果及2.　　圯汀47512003所采用。　　4结论38叮47512003螺旋板换热器推出了螺旋板换热器中心隔板各点面和面的*大弯曲应力及切应力公式45以及*大应在螺旋板换热器上进行了中心隔板应力测定试验，并进行了该中心隔板的数值模拟。实测应力与理论公式计算值及数值模拟结果比较致。　　导出了中心隔板计算厚度公式*大应力系数按式7计算。是中心隔板跨距比化的函数，可，及2.　　中心隔板计算厚度公式8及其*大应力系数及2已进入我国螺旋板换热器标准18丁4751化工过程机械的教学和科研工作，承担和参与多项省部级和***科研项目，发论文余篇。　　林榕端。男，938年出生，广西大学化学化工学院过程装备与控制工程研究室教授。享受国务院政府特殊津贴。