换热器胀管中的Kohlpaintner等效套筒模型公式

摘要

液压胀接在换热设备中广泛应用，但不同厂家胀管器设计规格、型号、输出压力等存在差异，仅规定胀接压力难以获得最佳效果。设计文件通常不提供胀接压力等计算方法。理论计算普遍采用简化的套筒模型，但不同学者假设条件不同，计算结果有所差异。等效套筒外径公式有Kohlpaintner和王海峰两种，后者涉及参数多且取值不唯一，使用较复杂，前者虽简单但基于理想弹塑性模型，需验证适用性。

正文

液压胀接在管壳式热交换器以及核电设备蒸汽发生器等换热设备中广泛应用。但一般实际应用中考虑不同厂家采用的胀管器设计规格、型号、输 出压力等存在差异。如果仅规定胀接压力，可能无法获得最佳的胀接效果。因此一般设计文件中不提供相应的胀接压力、胀接残余接触压力以及拉脱力的计算方法和评定标准。

参考国内外液压胀接的文献进行理论计算普遍采用简化的两端开口的套筒模型。模型中将每个换热管简化为内层圆筒,管板周围区域 (至孔桥边界或当量套筒外径处 )简化为外层圆筒，胀接压力通过弹塑性理论计算获得 。虽然不同学者普遍采用相同或相似的胀接简化模型，但在进行理论计算时，采用不同的假设条件。因此计算获得胀接压力、胀接接触压力和应力等有所不同。

应用较广的等效套筒的等效套筒外径的公式为Kohlpaintner等效外径公式和王海峰等效外径公式。对于等效套筒模型和多孔模型，前者所根据的是换热管的外径处可以获得相同的位移，后者所依据的是胀后，可以获得相同的平均残余接触压力。

王海峰等效外径公式涉及参数较多，且各个参数的取值不唯一，都在一定范围内变化，使用起来不如Kohlpaintner公式简单。但是Kohlpaintner的等效套筒模型计算公式是建立在以理想弹塑性模型的基础上的。如果想要继续使用王海峰等效外径公式，就需要根据实测的材料数据，验证该公式的适用性。