板式換熱器發(fā)展一直被廣泛研究應(yīng)用于中國石油、化工、機(jī)械、核工業(yè)、航天等各個不同行業(yè)。板式換熱器板片各種板片之間形成薄矩形通道，通過板片進(jìn)行熱量交換。板式換熱器是液—液、液—汽進(jìn)行熱交換的理想設(shè)備。板式換熱器由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種高效換熱器。螺旋板式換熱器一種新型換熱器，傳熱效率好，運行穩(wěn)定性高，可多臺共同工作。螺旋板式換熱器是一種高效換熱器設(shè)備，適用汽-汽、汽-液、液-液，對液傳熱。由于板式換熱器在承壓狀態(tài)下學(xué)習(xí)工作，并且所處理的介質(zhì)多為高溫或易燃易爆，一旦企業(yè)發(fā)生安全事故，將會對社會人們的生命和財產(chǎn)管理造成影響不可估量的損失。

隨著石油化工等工業(yè)的快速發(fā)展，許多板式換熱器需要承受頻繁的啟停、壓力波動、溫度變化等交變負(fù)荷，容器內(nèi)的應(yīng)力隨時間呈周期性或不規(guī)則變化。大規(guī)模生產(chǎn)和高參數(shù)(高壓、高溫、低溫)也使高強(qiáng)度材料廣泛應(yīng)用于板式換熱器。

一、循環(huán)的基本特性

以單向應(yīng)力狀態(tài)為例，主應(yīng)力隨時間的變化規(guī)律如圖1所示。符號σmax和σmin表示循環(huán)的最大和最小應(yīng)力，循環(huán)特性表示為r=σmin/σmax。任何應(yīng)力循環(huán)都可以看作是恒定平均應(yīng)力σm=0.5(σmax+σmin)和應(yīng)力幅σa=0.5(σmax-σmin)疊加的結(jié)果，按對稱循環(huán)變化。

二、設(shè)計疲勞曲線

JB 4732-1995（確認(rèn)）《鋼制板式換熱器—分析研究設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》提供的設(shè)計工作疲勞強(qiáng)度曲線（S-N曲線）是基于一個光滑試件疲勞相關(guān)數(shù)據(jù)，考慮了平均水平應(yīng)力、溫度、環(huán)境等影響，對應(yīng)力幅取2的安全風(fēng)險系數(shù)，疲勞使用壽命取20（數(shù)據(jù)時間分散度2×尺寸主要因素2.5×表面粗糙度及環(huán)境管理因素4）的安全需要系數(shù)可以得到的。

疲勞曲線的設(shè)計應(yīng)注意：

結(jié)合疲勞強(qiáng)度弱系數(shù)后，可進(jìn)行焊接部件或其他缺口的疲勞評估。

安全裕度是由安全系數(shù)確定的，是固定的，而不是用統(tǒng)計方法，即失效概率未知;

S-N曲線是以物質(zhì)為基礎(chǔ)的，每種物質(zhì)對應(yīng)一條曲線。

影響疲勞壽命的因素

平均應(yīng)力的影響：

疲勞曲線是在循環(huán)經(jīng)濟(jì)特性r=-1的情況下可以得出的，而實際教學(xué)工作中的板式換熱器很少在對稱循環(huán)載荷下工作，因此就存在這樣一個企業(yè)平均水平應(yīng)力對疲勞壽命的影響社會問題。

平均應(yīng)力對疲勞壽命的影響是一個非常復(fù)雜的問題。

標(biāo)準(zhǔn)中提供給設(shè)計者的S-N疲勞曲線考慮了平均應(yīng)力的影響。疲勞分析中如何考慮靜應(yīng)力？

標(biāo)準(zhǔn)中明確“只需進(jìn)行考慮由規(guī)定的運動發(fā)展循環(huán)所引起的應(yīng)力，而無需通過考慮在循環(huán)中不變化的任何工作載荷或溫度控制狀態(tài)所產(chǎn)生的應(yīng)力，因為沒有它們是平均水平應(yīng)力，而平均有效應(yīng)力的最大問題可能造成影響已包含在疲勞研究設(shè)計需求曲線中”。因此，在使用S-N曲線時，只需我們要用不同應(yīng)力的波動部分和許用應(yīng)力幅相比較，而不必去考慮在循環(huán)中不變的應(yīng)力。