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3.板束承压后的受力分析 当板间介质压力为P并且板束处于理想夹紧状态时，橡胶垫片的受力情况如图7所示，F1，F2是相临两板片对垫片的压力，P是由板间介质对垫片的压力，将板间介质压力的作用效果分别用等效的水平和竖直方向的两个作用力Fpv和Fph来代替，则垫片的受力情况如图8所示。 图7和图8中Fm1，Fm2是相临板片对所夹持垫片的摩擦力，Fb1,Fb2是垫片槽对垫片的侧向的压力。 从图中可以看出，理想状态下，对行闭式垫片槽，由板内介质对垫片水平方面上的推力集中图中距离S这一很窄的区域，对绝大多数板式换热器，s值不大于2mm。但如果板片的内部波纹侵入到了垫片槽边缘，内部波纹与垫片槽交汇处形成槽口如图9所示，有些板片的内部波纹与垫片槽之间是开放式设计如图10所示，此时垫片在整个厚度上均承受来自板间介质的压力。这就增加了垫片侧面承受板间介质压力的面积。因为板片、垫片的制造有一定的偏差，垫片侧面和垫片槽侧面接触不够紧密，板间介质的压力就会使介质侵入垫片槽，使垫片内侧与垫片槽分离，如图11所示；本文重点讨论垫片在整个厚度方向上承受板间介质压力的情况。 对于开放型垫片槽或板间介质从内侧仅入垫片槽后，垫片在整个厚度方向上承受板间介质的压力，公式3.1和3.2中Fb2=0，如图12，图13所示。
式中F1可根据垫片的实际压缩量，从文献1中摘录的表1中给出的数据查出，其余各项可实际测量，通过公式3.8，我们就可以算出当板式换热器承受一定压力时，垫片对垫片槽侧边的作用力Fb。公式3.8中的Fb是由板间介质的压力通过垫片作用到垫片槽外侧的，我们用符号Fbp表示，而公式2.5中的Fb是由于垫片被压缩后向侧方膨胀产生的对垫片槽侧边的作用力，我们用Fbj表示。此时公式2.5可变换成下面的形式
式中δ,Rp0.2与公式2.8中意义相同，即δ为板片厚度，Rp0.2为板材的条件屈服强度。理想夹紧状态下，Fna=0,如果垫片槽板片变形严重，这时垫片为非约束压缩，即可以认为Fbj=0。 我们可以根据公式3.8~3.12，计算出边缘承受最大作用力的第一张板片的边缘所受到的作用力F0a。根据板片边缘的结构和尺寸，也可以计算出板片边缘作用力的最大允许值[Fa]，通过比较F0a与[Fa]，即可评估板式换热器的承压能力。
对于垫片槽两侧对称的板片（如图15，图16所示），在夹紧阶段，每片板片边缘受力相同，在板间介质承压阶段，即使板片两侧压力不同，但以两张板片为一组时其受力情况也是相同的（详细的分析过程这里不再赘述）。从这一点来看，两侧对称型垫片槽受力要优于单侧梯形垫片槽。
通过前面的分析，我们对可拆板式换热器垫片槽的受力情况有了基本的了解。目前可拆板式换热器大多数板型承压能力在2.5MPa以下，有些厂家的个别板型承压能力可达到3.2MPa以上。这里我也做了些设想，通过对垫片和板片结构的一些改变，降低或消除垫片和板片在夹紧与承压状态的负面影响，同时对框架进行合理设计，使可拆板式换热器的承压能力突破4.0MPa应该是可以实现的。 由于我的知识和能力有限，在分析过程中难免疏漏，请各位不吝指出，一起进行深入探讨，达到共同进步的目的。谢谢！ 最近有几个同行在使用蒸气为热源的换热机组中，电动调节阀的选择上出了些问题，下一篇文章将对这一问题加以讨化，敬请期待！ 参考文献：《可拆卸板式换热器垫片压缩回弹性能试验与分析》唐海、张永德、常春梅等 |
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