桑如苞  林上富
（中國石化工程建設(shè)公司，北京100101）
1 前言
     浮頭式換熱器浮頭法蘭的設(shè)計(jì)由于受偏心力臂Lr（見圖1）的影響，使其設(shè)計(jì)長期存在困惑。這是由于偏心Lr在正反兩方面影響法蘭計(jì)算厚度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)厚度，Lr處于不確定狀態(tài)，因此Lr是浮頭法蘭合理設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
     Lr一方面對法蘭在Pf、Ps兩工況下的操作力矩直接發(fā)生作用，影響法蘭計(jì)算厚度。另一方面還對法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求（焊接結(jié)構(gòu)要求及流通面積要求）的法蘭厚度產(chǎn)生影響。
     為此Lr對浮頭法蘭設(shè)計(jì)的影響是多方面，而且不確定，所以使設(shè)計(jì)趨復(fù)雜化。以下分別就 Lr對各法蘭計(jì)算厚度的影響及各法蘭厚度的合理確定進(jìn)行分析
2 浮頭法蘭在Ps 、Pf的操作力矩作用下*厚度的確定
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    事實(shí)上上述*Lr的確定僅是浮頭法蘭合理設(shè)計(jì)的*步。
    上述*Lr的求解僅為保證法蘭在Ps 、Pt作用下由法蘭操作力矩作用所需的法蘭計(jì)算厚度趨于zui小。算例表明，由此計(jì)算的厚度可僅為SW6軟件計(jì)算厚度的1／2。由于上述法蘭計(jì)算厚度較薄，為此使浮頭法蘭由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的厚度往往成為新的控制因素，因此如何兼顧*厚度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的zui小厚度，從而確定的法蘭厚度。
3 浮頭法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的法蘭厚度的確定
浮頭法蘭在結(jié)構(gòu)上必須滿足以下三方面的要求。
（1）滿足浮頭蓋與法蘭環(huán)的焊接結(jié)構(gòu)要求：
    滿足浮頭蓋與法蘭環(huán)的焊接結(jié)構(gòu)要求的zui小尺寸f（見圖6）。
    按GB151編制說明及工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，此f應(yīng)不小于封頭名義厚度δn+2mm 。為滿足此焊接要求的法蘭zui小厚度，根據(jù)幾何關(guān)系可推得：
 
（2）滿足管程流體橫跨流通面積要求：
    按GB151規(guī)定：多管程的浮頭蓋，其zui小內(nèi)側(cè)深度應(yīng)使相鄰管程之間的橫跨流通面積至少等于每程換熱管流通面積的1．3倍，單管程的浮頭蓋，其中心處zui小內(nèi)側(cè)深度為接管內(nèi)徑的1／3。
   對大多數(shù)浮頭換熱器為多管程情況下，滿足以上要求根據(jù)幾何關(guān)系可推得由此結(jié)構(gòu)要求確定的法蘭zui小厚度δfl。
 
 
6 本文方法及軟件正確性的驗(yàn)證
    利用計(jì)算機(jī)求解浮頭法蘭設(shè)計(jì)厚度的方法也可采用逐點(diǎn)法。逐點(diǎn)法尋求浮頭法蘭的厚度的方法是：
在所給定的浮頭法蘭結(jié)構(gòu)尺寸（除法蘭厚度外）和所給定的Ps、Pt情況下，令Lr，從0開始，以步長為1mm分別計(jì)算每一Lr，時(shí)的六個(gè)法蘭厚度（其中δfl和δfa是相等的），然后將其大值作為該Lr時(shí)的設(shè)計(jì)厚度。以上計(jì)算直至六個(gè)法蘭厚度計(jì)算值的zui大值出現(xiàn)反彈時(shí)為止。由此將法蘭在一系列Lr時(shí)的六個(gè)計(jì)算厚度分別繪制成曲線（見圖7），以此便可一目了然地知曉各法蘭計(jì)算厚度是如何隨Lr，而變化的，且*厚度為何工況所控制等。
利用逐點(diǎn)法對本方法及其軟件以實(shí)例進(jìn)行比較計(jì)算，驗(yàn)證表明本方法及軟件是*正確的。
7 實(shí)例計(jì)算
    以文獻(xiàn)中的實(shí)例，用軟件和逐點(diǎn)法進(jìn)行計(jì)算，由軟件 J設(shè)計(jì)結(jié)果法蘭厚度為152 mm。而由逐點(diǎn)法計(jì)算的法蘭厚度與上*相同（圖7）。
    由圖7表明，為滿足流通面積要求的法蘭厚度始終起著控制作用，如不考慮此結(jié)構(gòu)要求，直接取焊接結(jié)構(gòu)要求δfl和δfa的交點(diǎn)，即Lr4．8（圓整為L=5mm），則δf取120mm左右，從圖可知，取此厚度的
法蘭是不能滿足流通面積的換熱工藝要求的（滿足流通面積的法蘭厚度δfl應(yīng)為151．7mm，Lr=22．5）。
 
8 結(jié)語
    本文方法經(jīng)多方驗(yàn)證是科學(xué)合理、安全可靠的，解決了浮頭法蘭設(shè)計(jì)長期來存在的困惑，軟件已成功地應(yīng)用于大量工程設(shè)計(jì)和換熱器系列的修訂。浮頭法蘭設(shè)計(jì)中對流通面積的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求是至關(guān)重要的，必須予以滿足。