平蓋的撓度

換熱器中，管箱采用平蓋法蘭的比較常出現，優勢是平蓋法蘭拆卸方便，檢查維修時，不必拆卸管道。不足之處是平蓋受力不好，材料一般為鍛件，厚度較大，費用比較高。

換熱器的管箱法蘭蓋和普通法蘭蓋有什么不同呢？

對于管箱無分程隔板的平蓋，和常規平蓋一樣。

對于管箱有分程隔板的平蓋，按照GB/T 151-2014，需要滿足其撓度要求。請注意規范中的式（7-5）和式（7-6）是等價的。

DN<=600mm,撓度小于等于0.8mm；

DN>600mm，撓度小于等于DN/800且不大于2mm。

由于需要控制撓度，所以在很多時候，需要增加平蓋的厚度。

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TEMA的要求

在TEMA RCB-9.2.1條中，有類似的要求，其撓度限制條款為：

DN<=24"(610mm),撓度小于等于0.8mm；

DN>24"(610mm)，撓度小于等于DN/800。

沒有GB151中要求的最大上限撓度2mm的要求。

撓度的計算公式是一模一樣。

另外要注意的是，應該用英制的Nominal diameter來考慮，否則用會出現臨界點撓度要求不連續（610/800=0.7625mm，而非0.8mm）。

對于單程管箱，或者其他與管箱平蓋之間無分程隔板墊片密封要求的，無需考慮撓度的要求。

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撓度超標怎么辦

撓度超出限制怎么辦呢？

在GB151中，只有一種方法，就是加厚平蓋。

在TEMA中，給出了3種方法：

1. 以計算撓度與限制撓度比值的立方根的關系，增加管箱平蓋厚度。（加厚）

2. 使用strong backs。（應該是加強部件，類似于平蓋加筋，平蓋加補強等，不是主流方法，慎用，詳見往期精彩的解讀。）

3. 更改結構形式。（比如采用橢圓形封頭等。）

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控制撓度的原因

TEMA在正文中給出了限制撓度的原因：

推薦的管箱平蓋的撓度限制值用于防止平蓋與分程隔板之間介質的過量泄漏。

撓度的限值由很多因素決定。如:管程數、管程壓降、換熱器尺寸、墊片材料的彈性回彈量、程間泄漏對傳熱性能的影響、有無墊片槽以及管程流體的泄漏特性。

RCB-9.2.1中計算撓度的方法沒有考慮以下因素:

(1)墊片反力作用圓外的蓋板部分提供的約束。

(2)某些結構形式提供的額外約束。比如（寬面法蘭）全平面墊片控制的金屬之間接觸。

(3)由于平蓋板厚方向的溫度梯度引起的蓋板彎曲。

如使用其他計算方法，能改善減小蓋板厚度對換熱器性能造成的影響，可以修改RCB-9.1給出的推薦蓋板變形限值。

對于這些了解就好，真要考慮的話，是非常繁瑣的。

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撓度公式來源

換熱器管箱平蓋的撓度計算是以周邊簡支受均布載荷+周邊彎矩的圓平板的模型為基礎的。

簡支圓平板受均布載荷P時，其撓度計算公式為：

其中心撓度為：

簡支圓平板外周邊受彎矩作用下，平板中心的撓度：

最大撓度都在板中心處，所以圓平板同時承受均布載荷和周邊彎矩作用時，可以對其最大撓度進行疊加。

其推導過程比較簡單，見下圖：

推導得到的公式和GB151以及TEMA完全一致。

值得注意的是，規范的周邊彎矩取值比理論值大1.5倍，當做螺栓超載系數，增加了冗余。而一般的FEA分析設計計算此處的撓度時，一般未考慮超載系數，計算所得的撓度值偏低，是不安全的。

文章來源：壓力容器唯心不易