板式换热器的框架压紧螺栓是保证板片组密封性能的核心受力部件，其强度直接关系到设备的运行安全，若螺栓强度不足，可能导致螺栓拉伸变形、断裂，进而引发板片间泄漏，甚至造成设备解体事故。压紧螺栓的强度计算需基于设备的设计压力、板片数量、密封面积等参数，结合材料力学与压力容器设计规范，确保螺栓在操作工况下能承受所需的压紧力，同时具备足够的安全余量。

首先，明确压紧螺栓的受力分析，这是强度计算的基础。螺栓的受力主要包括密封所需的压紧力、流体压力产生的轴向推力两部分，且需考虑温度对受力的影响。密封压紧力分为预紧状态和操作状态两种：预紧状态下，螺栓需提供足够的压力使垫片产生弹性变形，填充板片密封面的微观不平度，形成初始密封，该力需大于垫片的最小预紧力；操作状态下，流体压力会对板片产生轴向推力，使板片组有分离趋势，此时螺栓需承受的总拉力为密封保持力与轴向推力之和，密封保持力需保证垫片在操作压力下仍处于压缩状态，防止泄漏。

密封压紧力的计算需依据垫片的性能参数，公式为：F = π × D × b × y，其中F为垫片所需的压紧力（N），D为垫片的有效密封直径（m），即板片密封面的平均直径；b为垫片的有效密封宽度（m），对于非金属垫片，取垫片宽度的1/2；y为垫片的比压力（Pa），由垫片材料决定，如EPDM垫片的y值约为15-20MPa，NBR垫片约为18-25MPa。流体压力产生的轴向推力计算公式为：F = 0.25 × π × D² × P，其中F为轴向推力（N），D为板片的流道内径（m），P为换热器的设计压力（Pa）。若换热器为多流程结构，需根据流程数量对轴向推力进行修正，多流程时流体作用在板片上的压力差会减小，轴向推力相应降低，修正系数一般取0.6-0.9，具体由流程组合方式确定。

其次，确定螺栓的总拉力与所需截面积。操作状态下螺栓的总拉力F = F + F，其中F为操作状态下的密封保持力，通常取预紧状态密封力的1.2-1.5倍，以补偿操作时的垫片回弹损失；预紧状态下螺栓的总拉力F = F，F为预紧状态下的密封压紧力，需大于F。螺栓的所需截面积A = F / [σ]，其中F为预紧状态与操作状态下螺栓总拉力的最大值，[σ]为螺栓材料的许用应力（Pa），许用应力由材料的屈服强度σ除以安全系数n得到，对于碳素钢螺栓，安全系数n取1.6-2.0；对于合金钢螺栓，n取1.4-1.8，具体需符合GB 150《压力容器》的规定。

螺栓的数量与规格确定需结合所需截面积与安装空间。螺栓数量z的确定需满足：z × A ≥ A，其中A为单根螺栓的螺纹应力截面积（m²），可根据螺栓的公称直径从机械设计手册中查取。螺栓数量通常取偶数，如4、6、8根，沿端板圆周均匀分布，分布圆直径需小于端板的外径，且相邻螺栓的间距应保证扳手操作空间，一般间距不小于螺栓公称直径的3倍。螺栓规格的选择需综合考虑所需截面积与设备的整体结构，常用的螺栓规格为M24-M64，对于高压板式换热器（设计压力＞2.5MPa），需选用高强度合金钢螺栓，如35CrMoA、42CrMo等，其屈服强度较高，能在较小的截面积下承受较大的拉力。

此外，还需考虑温度对螺栓强度的影响，当换热器的设计温度超过150℃时，螺栓材料的强度会随温度升高而下降，需引入温度修正系数K，此时许用应力[σ] = [σ] × K，K值可根据材料种类和设计温度从相关标准中查取。同时，螺栓的连接结构设计也会影响强度，如采用双螺母防松结构时，需考虑螺母对螺栓螺纹的附加应力，必要时进行螺纹强度校核。

最后，压紧螺栓的强度计算需形成完整的计算书，包括受力分析、参数选取、公式计算、结果验证等内容，且计算结果需通过水压试验进行验证，试验压力为设计压力的1.25-1.5倍，在试验过程中需监测螺栓的变形量，确保其在允许范围内。只有通过科学的强度计算与严格的试验验证，才能保证压紧螺栓的安全可靠，为板式换热器的稳定运行提供保障。

https://www.accessen.cn/