板式换热器是一种传热效率高、占地面积小、安装使用方便、重量轻、污垢系数低以及结构紧凑的换热设备。但是可拆卸式板式换热器,由于其本身结构的局限性,操作压力不超过2. 5MPa,操作温度不超过250℃,还存在流体与密封垫片的相容性问题[1]。因此,为了提高板式换热器的操作温度和压力,扩大其使用范围,国内外陆续开发、制造了多种焊接式板式换热器,有全焊式和半焊式两大类。这些焊接板式换热器已经越来越多地用于化工、石油、动力、冶金等领域的加热、冷却、冷凝、蒸发和热回收等过程。采用焊接后,板式换热器能承受的压力和温度大大增加,密封性能良好。
众所周知钢板越薄,传热效果就越好,但是钢板太薄会给加工制造带来很大的困难,尤其是在焊接时。薄板的对接焊缝易烧穿无法成型。在焊接板式换热器当中就存在这样的问题,在焊接板式换热器中由于管侧端板为20mm厚的0Cr18Ni9的钢板,而换热器板片的板厚仅为0. 4~1. 0mm,因此管侧端板母材焊接加热温度达到熔化点时,传热板片已熔化掉了一大片,根本无法进行焊接。如果将传热板片加厚(改为1. 2mm以上),则不存在上述困难,但是为了获得良好的传热效果,一般不改变板厚,而是在管侧端板和板束之间加焊了一层3~4mm、按板束翼端连接处实际形状制造的连接板来解决上述问题[2]。因连接板要与板束、管侧端板等结构焊接,故连接板处的受力分析较复杂。为此,采用ANSYS软件进行分析和结构优化是必要的。
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