延安大学毕业设计（论文）
小。所以在计算螺旋板压力降的时候一般不采取第二种计算方法。
第三种计算螺旋板换热器压力降的时候是按照计算直管压力降的方法来确定一个阻力系数，而且它还要视定距柱的形状，通道的间距来确定其选择具体的阻力系数。还具有局限性。因为要使10000?Re?100000时，其公式才使用，不具有普遍性。 第一种计算螺旋板换热器压力降的大小。考虑到流体流动的压力损失受定距柱间距、定距柱的数目、通道长度、螺旋圈数、流体速度等影响。第一种方法是为了简化按（Fanning）公式乘以一个系数?。其选择?的不同就有不同的压力降。所以在选择计算螺旋板压力降的时候应选择第一种方法。所以在本设计中冷热通道的压力降为： ?ph?325519.04 Pa ?pc?11211.74Pa
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第五章 螺旋板的强度与刚度
第五章 螺旋板的强度与刚度
由螺旋板的横截面可知，每一块螺旋板是由若干个光滑衔接的半圆弧组成的其圆弧半径依次为r1、r2、?、rn，而在相互衔接处的曲率半径有突然变化，若将其拆成若干个彼此相衔接的柱形薄板，见图5-1所示。由图看出，螺旋板成了具有许多支撑点并受均布压力P作用的柱形薄板。这种受力状态的柱形薄板，其应力与位移的计算是相当复杂的。因为在两块螺旋板构成的通道内，当介质具有一定压力时，对每一块螺旋板来说既承受内压又承受外压的作用，在这种受力状态下，其破坏形式有两种，一种是强度破坏，另一种是螺旋板丧失了稳定性使设备不能进行正常的操作。
假设定距柱按等边三角形(或正方形)排列，并由于螺旋板长度与宽度远比定距柱的间距大，作用在螺旋板上的载荷是均匀分布的。因此，可以假设所有远离边界的每一小块等边三角形板均有相同的受力状态，故只须讨论其中的一个等边三角形即可。当螺旋板的曲率半径远大于定距往的距离时，该三角形板还可简化为平板，于是计算螺旋板的应力与位移的问题就简化为一个有一系列点文承的板的弯曲问题。但对这种多支承板的应力与位移的计算过程是很繁杂的，为了导出计算公式，可以按平板理论公式再根据螺旋板的特点加以修正后得出的公式来计算螺旋板的强度与刚度。
[1]
图 5-1螺旋板受力图
5.1螺旋板的强度
由平板理论可知，板的承压能力与板厚?的平方成正比，而与定距往距离的平方成
反比并与材料的强度成正比这些关系可与成如下的形式： p?c?2t'2?s （5-1）
式中：p—螺旋板所承受的压力，Pa
?—板厚，m
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t'—定距拄的距离，m
?s—螺旋板材料的屈服限，Pa
C—比例常数由实验确定。
其中有实验数据作出的图中求出：对于定距柱 c＝4.7
对于定距泡 c＝5.36
在本次设计中采用的是定距柱所以c＝4.7
实验证明，曲板的承压能力比同样规格的平板承压能力大，两者之比值以r0表示即令： r0?曲板承压能力
平板承压能力 r0值随螺旋板曲率半径的减小而增大，并与曲率半径成线性关系，当板的曲 率半径大600mm时，此值r0接近于1(见图5-2)。
图5-2 r0与D的关系图
[7]
图5-2的直线用公式可表示为：
r0?1?0.9 （5-2） ?2R8? 2?61.式中： R—螺旋板的曲率半径，m 将系数r0代入（5-1）可得： pD?r0c?2t'2??s? （5-3）
式中： pD—许用操作压力，Pa；
??s?—材料屈服限作为强度准则的许用应力，Pa；
? ??s??sn （5-4）
sns—安全系数，取取许用操作压力
[10]
ns＝1.6。
[11]
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第五章 螺旋板的强度与刚度
PD?1.1p （5-5）
P—最大工作压力 ，Pa
在本设计中P=0.6 MPa；代入（5-5）得
pD?1.1p＝1.1?1.6?10?6＝1.76MPa
在本次设计中螺旋板的材料为：1Cr18Ni9 查得 E＝2×106 MPa
?s?450 MPa
? 则： ??s?450?s?ns1.6?281.25 MPa
因为D0?1000㎜ 则：R?600 ㎜＝0.6 m 所以将其代入（5-1）可得曲率影响系数： r0?0.9?6?1.?28R? 2 ＝0.96??1.28?2?0.6? ＝1 将（5-3）变形可得： t'?r??s? （5-6） 0?cPD?2将已知数据代入（5-6）可得： t'?r??s? 0?cPD?220.002 ?1?4.7 5??281.21.76 ＝0.0548＝55 ㎜
由计算可知：t?t'在计算压力降的时候所设定定距柱间距50㎜小于计算值。所以设定的定距柱间距是合理的。
故：定距柱间距t?50㎜
5.2螺旋板的挠度
螺旋板的挠度计算，也是基于平板理论。按照平板理论：板的最大挠度与定距柱间距的四次方成正比，而与板厚的三次方成反比，这个关系用公式表示：
pt4 y??0 （5-7）
A0E?3,Nm （5-8） 式中： ：A0—板的柱状刚度， A0?12?1??2?Y—板的挠底；m
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t—定距柱的间距，m p—操作压力，Pa；
?0—系数，由实验确定；
E—材料弹性模量，Pa；
?—材料的泊松比，对钢扳??0.3。
由（5-7）可得： ?0?yA0 （5-9） pt4在一定板厚和定距柱间距条件下，不同的压力就产生不同的挠度，将压力作为纵坐标，挠度作为横坐标，即可作出p?y（压力～挠度）曲线图图（5-3）。将图中直线段上各点的p?y值代入式（5-9），计算出各实验曲线的p?y情况下的?0值，然后取其平均值：
对于定距柱： ?0?0.006 38对于定距泡： ?0?0.006 81在本次的设计中采用的是定距柱所以取： ?0?0.006 38贴图：
[1]
图（5-3） p~y（压力～挠度）曲线图
将（5-8）代入（5-7）可得板的挠度为：
pt4 y??0 （5-10）
E?312?1??2?将已知数据代入（5-10）可得板的挠度y为：
pt4 y??0
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