框架結構的設計
1.1 框架結構的組成
板式換熱器主要由下列部件組成:兩個垂直構件,即尾部支持和固定支持,具有四個流體連接頭或接管;頂部和底部的導桿架設在兩個垂直構件之間,為板組導向、定位;另有一可動構件講板組壓緊在固定構件上;夾緊部件,其作用是將固定構件和移動構件夾緊。
夾緊部件通常有兩類:
(1)拉桿
用一定數(shù)量的拉桿t把固定和可移動構件夾緊。除了板片和它們的流道中容納的工質重量外,尾部支撐、頂部和底部的導桿處于無應力狀態(tài)。
(2)壓榨式
用兩個支持在尾部支撐的緊固絲桿,施加壓緊載荷于可移動構件上,絲桿本身受到應力作用,頂部和底部的連桿也受到了應力作用。這是一種較為昂貴和不穩(wěn)定的結構,因為緊固絲桿處于受壓狀態(tài),但其安裝、拆卸較為容易,并可進一步利用動力緊固裝置,如電動或液壓裝置使操作更加便利。
1.2 框架受力分析
應力和應變是框架設計中應考慮的重要因素,因為過度的變形會降低作用在密封墊上的壓力,造成泄漏。當板片組合尺寸減小,單個密封墊的影響增加,這一問題將變得更加顯著。因此,在框架設計中應對以下主要載荷給予充分的考慮:
(1)頭蓋、隨動版和尾部支撐,由于流體壓力和緊固載荷造成的應力和變形;
(2)在拉桿中的拉伸應力和緊固絲桿中的壓縮應力;
(3)頂部承載導桿的剛度,頂部承載桿必須承受板片和它們的流道里面容納的工質重量,并使板片不與底部導桿接觸;
(4)頂部導桿的橫向強度應保證板組在側方向的穩(wěn)定性。
1.3 框架的破壞載荷
在對框架結構進行設計時,還要考慮到框架的破壞載荷。框架的破壞載荷由三部分組成:
(1)流體壓力載荷p,它是運行壓力和密封墊內板片投影面積的函數(shù);
(2)密封墊載荷r,可以相當于一個軟彈簧;
(3)板片之間金屬與金屬接觸載荷m,在緊固的最后階段起到相當于硬彈簧的作用。
流體壓力載荷p的作用,會引起框架結構和緊固機構的某些變形,從而減少了載荷r和m,因此,總載將小于荷p+m+r。
另外,壓力差的存在對多段裝置也將會有一的影響,如果某一段的壓力比另一段高得多,低壓段將在不平衡載荷下被壓縮,并減少高壓段的密封能力。低壓段尺寸比高壓段大的越多,其影響就越為顯著。但是,良好的設計是可以避免這類弊病的。通常情況下,板式換熱器需要按照高于最大工作壓力50%的試驗壓力設計。