许进文，巢建伟

(常州大学 机械工程学院，江苏 常州 213164)

管板是管壳式换热器的主要部件之一，常规的管板设计方法是用等效无孔实心板来代替多孔管板，采用比较简单的公式、曲线、图表进行设计计算[1]。由于换热器管板结构多样而且受力情况复杂，采用简化力学模型基础上建立的解析计算已经无法真正实现管板强度的有效计算，特别是一些结构特殊的管板更是难以应用现有规范设计和评定[2-3]。因此在数值计算方法中寻求解决方案成为实现管板强度有效计算的途径[4-5]。为满足特定工艺条件要求，某项目设计了一种具有异形管板结构的回路冷却器，文章利用ANSYS分析软件，对该特殊结构换热器的异形管板及其相应区域的应力分布情况进行分析与评价，为类似结构的设计与应力分析提供了一种思路和方法。

1 回路冷却器结构介绍

该回路冷却器是一种采用方形布管的浮头式换热器，其结构如图1所示。该换热器固定管板采用不兼做法兰的圆形管板，但采用了方形的布管结构，浮动端管板为方形，其巧妙的结构及独特的管束布置，实现了换热器的高效率、大流量、大温差、低阻力传热，满足了特定的工艺要求。

图1 回路冷却器结构图

该回路冷却器总体设计属常规设计，可按GB150-2011《压力容器》及GB/T151-2014《热交换器》进行。但其方形布管的固定管板以及方形浮动管箱及浮动管板的强度计算超出了上述国家标准的规定范围，可采用有限元法进行，评定方法参照JB4732《钢制压力容器-分析设计标准》，许用应力仍按GB150-2011中的有关规定选取。……