本文選題：有限元　切入點：瞬態(tài)工況　出處：《遼寧工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：管殼式換熱器是應(yīng)用廣泛的化工換熱設(shè)備,管板是管殼式換熱器中最重要的部件之一,它承受著溫度載荷與機(jī)械載荷,情況復(fù)雜。國內(nèi)外在對管板的設(shè)計和分析上做出了很大的成就,提出了許多切合實際的理論,但是又有一些不足。本文運用ANSYS軟件對管板模型在各種工況下進(jìn)行應(yīng)力分析,找出最危險工況,有利于管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計,為管板安全性提供參考。本論文建立了管殼式換熱器管板的三維實體有限元模型;分析了管板模型在對流換熱條件下的溫度場分布規(guī)律:管板大部分的厚度上溫度介于流經(jīng)該處換熱管的管程流體與殼程流體溫度之間,只在管板靠近殼程流體一側(cè)很薄的一層管板材料內(nèi)溫度才接近該處附近殼程流體溫度。這就是ASME規(guī)范中“表皮效應(yīng)”理論。本論文還對管板模型在受到管程壓力、殼程壓力、溫度載荷分別單獨作用和聯(lián)合作用的瞬態(tài)工況以及共同作用下工況進(jìn)行了應(yīng)力強(qiáng)度分析和評定。驗證表明,管板在各種工況下應(yīng)力強(qiáng)度評定符合強(qiáng)度設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)力強(qiáng)度分析還表明,此管板的最危險工況不是發(fā)生在管程壓力、殼程壓力和溫度載荷同時作用的正常操作工況下,而是發(fā)生在殼程壓力和溫度載荷同時作用的瞬態(tài)工況下。通過分析得知,管板的最初設(shè)計是安全且保守的,在原來的基礎(chǔ)上還可以減薄。論文還對管板在減薄后進(jìn)行應(yīng)力分析和驗證,驗證了管板減薄10%后的安全性。
[Abstract]:Shell and tube heat exchanger is a widely used heat exchanger in chemical industry. Tube plate is one of the most important parts of tube and shell heat exchanger. It bears temperature load and mechanical load. The situation is complicated. Great achievements have been made in the design and analysis of tube-plate at home and abroad, and many practical theories have been put forward, but there are some shortcomings. This paper uses ANSYS software to analyze the stress of the tube-plate model under various working conditions. Find out the most dangerous working condition, which is beneficial to the structure design of tube and plate, and provide reference for the safety of tube and plate. In this paper, the three-dimensional solid finite element model of tube and plate of tube and shell heat exchanger is established. The temperature field distribution of tube-plate model under convective heat transfer is analyzed. The temperature of most thickness of tube-plate is between the temperature of tube side fluid and shell side fluid flowing through the heat transfer tube. It is only in a thin layer of tube-plate material near the side of the shell side that the temperature of the tube plate is close to the temperature of the shell side. This is the "epidermal effect" theory in the ASME specification. In this paper, the tube-plate model is subjected to the tube side pressure and the shell side pressure. The analysis and evaluation of the stress intensity under the transient and the combined action of the temperature load are carried out respectively. The results show that, The stress intensity assessment of tube-plate under various working conditions accords with the safety standard of strength design. The stress intensity analysis also shows that the most dangerous condition of the tube plate is not under the normal operating condition of pipe side pressure, shell side pressure and temperature load acting at the same time. The analysis shows that the initial design of the tube and plate is safe and conservative. The stress analysis and verification of tube-plate after thinning are carried out to verify the safety of tube-plate thinning 10%.
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK172

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本文編號：1619841