螺旋板换热器密封端盖结构研究

董金善 潘兵兵 周鹏飞 常 乐

（1.南京工业大学机械与动力工程学院，江苏 南京 210009；2.江苏省特种设备安全监督检测研究院苏州分院，江苏 苏州 215128；3.中建安装石化工程设计院，江苏 南京 210049）

螺旋板换热器具有传热效率高、结构紧凑、不宜结垢、能够充分利用低温热源等优点，被广泛应用于食品、化工等领域。其密封结构有两种形式，焊接密封和垫片端盖密封。焊接密封常用于不可拆式螺旋板换热器，垫片端盖密封则用于可拆式螺旋板换热器。目前欧美国家已基本淘汰了不可拆式螺旋板换热器，中国受技术限制，不可拆式螺旋板换热器仍占有很大比重，但份额也在逐年缩减［1，2］。作为可拆式螺旋板换热器的关键部件——密封端盖结构的好坏直接关系着其承压能力和泄漏失效［3］。ANSYS是最为通用和有效的商用有限元软件之一，它有效的将有限元数值分析技术和CAD、CAE有机地结合起来，使用户可以直观的分析结构设计中的问题，节省费用［4，5］。本试验采用有限元分析技术对国内外常用的螺旋板换热器密封端盖结构进行了分析研究，拟为合理选择端盖类型提供理论指导依据。

图1 环形加筋密封端盖结构Figure 1 Ring reinforcement sealing cover structure

图2 径向加筋密封端盖结构Figure 2 Radial reinforcement sealing cover structure

图3 椭圆形加筋密封端盖结构Figure 3 Oval reinforcement sealing cover structure

图4 倒锥形加筋密封端盖结构Figure 4 Reversed cone reinforcement sealing cover structure

常见的螺旋板换热器密封端盖结构见图1～4。其中平板端盖主要受均布压力和边缘的约束力，在此受力和边界条件下平板会产生切向弯矩、径向弯矩、转角和挠度。环形加筋密封端盖主要是在平盖结构上增加一个圆环形筋，圆环形筋板可以将平板上的切向弯矩和径向弯矩分解到筋板上，以达到减小平板应力和挠度作用。……