刘雪梅 杨国政 张学勇 杨星辰

（航天长征化学工程股份有限公司）

0 前言

换热器是用于不同温度流体之间热量传递的装置，是石油化工等行业广泛使用的重要设备。大型管壳式换热器中的换热管较多，工况较复杂。其中管板是换热器中受力最为复杂的部件，管板的设计是换热器设计中的重要环节。

早期由于条件的限制，无法直接对换热器管板进行分析，因此将管板视为受均布载荷作用、具有有效弹性模量和有效泊松比的圆形平板，以弯曲受载为基础计算板中最大应力。很多标准体系采用了这个理论并不断地进行改善，逐渐形成了现在的换热器管板常规设计方法。当量实心板理论在换热器管板的设计演变历程中扮演着相当重要的角色，本文即对当量实心板理论的发展历程进行相应的概述与总结。

1 当量实心板理论的研究概述

当量实心板理论是Gardner[1]于1948年在进行浮头式换热器设计时提出的概念，即将多孔板替换成具有相同尺寸以及等效抗弯刚度的实心板，然后根据圆平板理论求解管板应力。

1.1 三角形布管管板的有效弹性常数研究

早期人们主要对三角形布管管板的有效弹性常数进行研究，对于正方形布管管板的研究较少。1948年Gardner引入了管孔削弱系数μ和挠度系数η，管孔削弱系数μ表示管孔对管板的削弱程度，挠度系数η表示开孔对管板弯曲刚度D的削弱。设D*为多孔板削弱之后的当量弯曲刚度，则等效弯曲刚度 D*和管孔削弱系数 μ的表达式如式 （1）、式 （2）所示，其中所涉及的管孔模型如图1所示。……