魏冬雪，李小梅，徐儒庸，程伟

（中国寰球工程有限公司，北京100012）

换热器是1种实现热量传递的设备，广泛应用于化工、炼油、冶金等领域。在换热器的设计中，为了留有足够的蒸发空间，壳程往往需要设计成带偏锥的结构，偏锥结构的存在，就使管板的受力与没有偏锥结构时的受力出现了差异。GB/T151中固定管板换热器管板的计算模型为轴对称结构，并假设换热器2端的管板具有同样的材料和相同的厚度，且2块管板具有相同的边界支承条件。GB/T151标准释义明确说明，GB/T151中管板的计算模型不适用于壳程带偏锥的固定管板换热器［1，2］，主要是由于偏锥结构的存在，导致壳程各部件的刚度与没有偏锥结构时产生了差异。在日常设计中，设计人员往往并未充分考虑此种差异。国内现行的标准没有对带偏锥结构换热器管板的设计做出详细的规定［3］，这可能导致管板设计的不合理、不安全。国内学者针对壳程带偏锥的换热器做了一定的研究，但是这些研究的针对性很强，只是针对某些特定尺寸的换热器，或者重点研究了偏锥结构本身的受力分布特点，并没有考虑偏锥的存在对固定管板的影响。虽然采用有限元建模分析的方法可以解决这个问题，但日常设计的换热器尺寸多样，应力分析费时费力，成本较高，因此很有必要找出一定的规律来指导日常的工程设计，既能省时高效，又能安全可靠地设计壳程带偏锥的固定管板换热器［4～6］。

文中采用有限元方法，分析计算了11种不同结构的壳程带偏锥的固定管板换热器，对应力分布规律进行了比较和总结，给今后该类换热器的设计提供了有效的参考，并为以后更精确的设计计算奠定了基础。……