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波纹管换热器设计标准介绍

20世纪90年代初，我国开发研制出一种换热组件———波纹换热管。波纹换热管是由波纹管和接头两部分组成。

用波纹管代替光滑直管制成的波纹管换热器，波纹膨胀节定制，其传热效率可提高2～4倍，这种换热器还具有不易结垢、温差应力小等优点。然而，由于波纹管是由薄壁（壁厚为05～10ｍｍ）光滑管加工而成，成型后其应力状态复杂化。其管束的强度和刚度都与光滑管有很大差别，致使这种换热器的管束和管板的应力分析困难。由于管束和管板强度问题没有解决，使得这种设备的应用范围受到限制，同时也有安全隐患。为使这种节能产品能应用于石油、化工等更广泛的工业领域，对波纹管换热器进行强度研究，建立相应的设计标准是非常必要的。

波纹管换热器常见失效形式

波纹换热管波谷或波峰波谷过渡部位减薄开裂。波纹管换热器运行中，波纹换热管波谷及其附近部位减薄开裂，造成内部泄漏是其失效的主要形式。失效原因是在壳程折流板处波纹管的波谷与折流板管孔产生振动摩擦、磕碰，波纹膨胀节供应，使波纹管壁减薄，泰安波纹膨胀节，以致开裂泄漏。现在有些生产厂采用加厚折流板，使波纹管的波峰与管孔接触，以保证管与孔间隙，防止振动摩擦;还有的在折流板处给波纹管加套。这些都是避免和降低这种波纹管失效形式的较好措施。

波纹换热管设计

光滑管通过胀型成型为波纹管后，由于残余应力和局部应力集中现象的存在，波纹管的承载能力远低于相应的光管（即管坯）。相应波纹管的轴向刚度和稳定性也大大降低。标准案例第3条中给出了波纹管的许用内压力、许用外压力、轴向刚度和临界压力的计算公式，这些公式是根据试验和理论分析整理而成。

考虑波纹管成型和十几年的实际使用情况，标准案例只适用于波纹管材料为奥氏体不锈钢。