本文關(guān)鍵詞：管殼式換熱器管板應(yīng)力的三維有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：管殼式換熱器是石油化學(xué)工業(yè)中最常見(jiàn)的設(shè)備。而管板是管殼式換熱器中最重要也是最復(fù)雜的承壓部件。它對(duì)整臺(tái)換熱器的安全性和經(jīng)濟(jì)性有極重要的影響。 本論文在研究管殼式換熱器的兼作法蘭管板時(shí)突破了前人對(duì)管板分析時(shí)應(yīng)用“等效管板理論”的局限，建立了包括殼體、管束在內(nèi)的管板三維實(shí)體有限元模型，，法蘭墊片用等效的均布比壓來(lái)代替。在此基礎(chǔ)上，分析了管板的溫度場(chǎng)分布，并按照應(yīng)力分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)JB4732-1995分析了管板在包括開(kāi)工、正常工作和停車等過(guò)程中可能出現(xiàn)的七種瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)操作工況下的強(qiáng)度狀況。 通過(guò)溫度場(chǎng)分析得到管板上溫度的分布規(guī)律為：在管板的布管區(qū)，管板大部分的厚度上溫度接近流經(jīng)該處換熱管的管程流體溫度，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。 通過(guò)強(qiáng)度分析表明，溫度載荷對(duì)管板造成了較大的熱應(yīng)力，而且在溫度載荷及壓力載荷共同作用的工況，熱應(yīng)力決定了整個(gè)管板系統(tǒng)的應(yīng)力分布；本題研究的管板的危險(xiǎn)工況不是發(fā)生在管程載荷、殼程載荷和溫度載荷同時(shí)作用的正常操作工況下，而是發(fā)生在可能出現(xiàn)的殼程壓力先停(管程載荷和溫度載荷同時(shí)作用)的瞬態(tài)工況下。 通過(guò)分析得知，管板的原始設(shè)計(jì)在后四種工況下(伴有溫度載荷作用的工況)強(qiáng)度校核均不合格。論文對(duì)其設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了改進(jìn)，最終強(qiáng)度校核合格。
【關(guān)鍵詞】：管板 有限元 溫度場(chǎng)分析 應(yīng)力分析
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：TK172
【目錄】：

• 1 概述8-15
• 1.1 課題來(lái)源8
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)8-12
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外主要規(guī)范8-9
• 1.2.2 本研究領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀9-12
• 1.2.3 發(fā)展趨勢(shì)12
• 1.3 課題研究的目的與意義12-13
• 1.4 研究的內(nèi)容與目標(biāo)13-15
• 2 換熱器中包括殼體、管束在內(nèi)的兼作法蘭管板有限元模型15-25
• 2.1 換熱器幾何尺寸及主要工藝參數(shù)15-16
• 2.1.1 換熱器的主要幾何尺寸15
• 2.1.2 換熱器的主要工藝參數(shù)15-16
• 2.2 換熱器所用的材料特性16-17
• 2.3 有限元數(shù)值分析方法及ANSYS通用有限元軟件簡(jiǎn)介17-18
• 2.3.1 有限元數(shù)值分析方法17
• 2.3.2 ANSYS有限元軟件簡(jiǎn)介17-18
• 2.4 有限元單元選擇18-20
• 2.4.1 換熱器單元結(jié)構(gòu)模型的選擇18-19
• 2.4.2 SOLID45三維實(shí)體單元19-20
• 2.5 換熱器有限元模型的建立20-22
• 2.6 載荷及邊界條件22-25
• 2.6.1 有限元分析中的載荷考慮22-23
• 2.6.2 管板載荷及邊界條件23-25
• 3 換熱器管板穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分析和熱應(yīng)力計(jì)算25-34
• 3.1 熱應(yīng)力基礎(chǔ)理論25
• 3.2 熱分析方式的確定25-26
• 3.3 溫度場(chǎng)分布26-28
• 3.4 路徑結(jié)果分析28-29
• 3.5 溫度場(chǎng)分析小結(jié)29
• 3.6 熱應(yīng)力分析方法的選取29-30
• 3.7 熱應(yīng)力分析計(jì)算模型、載荷及邊界條件30-31
• 3.8 熱應(yīng)力計(jì)算結(jié)果31-33
• 3.9 路徑結(jié)果分析33
• 3.10 熱應(yīng)力分析小結(jié)33-34
• 4 七種操作工況下管板的應(yīng)力分析和強(qiáng)度校核34-59
• 4.1 結(jié)構(gòu)分析的七種操作工況34-35
• 4.2 壓力容器的分析設(shè)計(jì)35-36
• 4.3 熱應(yīng)力路徑分析36
• 4.4 各載荷工況下的分析36-47
• 4.4.1 工況1：管程壓力工況36-41
• 4.4.2 工況2：殼程壓力工況41-43
• 4.4.3 工況3：溫度載荷工況43-47
• 4.5 各種操作工況下的分析47-57
• 4.5.1 工況4：管程殼程同時(shí)開(kāi)的瞬間工況47-48
• 4.5.2 工況5：殼程先停的瞬間工況48-51
• 4.5.3 工況6：管程先停的瞬間工況51-54
• 4.5.4 工況7：正常操作工況54-57
• 4.6 小結(jié)57-59
• 5 基于有限元分析對(duì)換熱器設(shè)計(jì)的優(yōu)化及改進(jìn)59-66
• 5.1 對(duì)換熱器分析的結(jié)論59
• 5.2 設(shè)計(jì)改進(jìn)59-66
• 6 結(jié)論66-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 附錄A 高效換熱器總裝圖71-72
• 附錄B 高效換熱器管板零件圖72-73
• 研究生期間已發(fā)表的論文73

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 周林;張小平;賀小華;;含膨脹節(jié)固定管板換熱器管板的簡(jiǎn)化計(jì)算探討[J];煉油技術(shù)與工程;2010年12期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 周林;張小平;賀小華;;帶膨脹節(jié)固定管板換熱器管板設(shè)計(jì)方法探討[A];壓力容器設(shè)計(jì)技術(shù)研究——第七屆全國(guó)壓力容器設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第七屆中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)壓力容器分會(huì)設(shè)計(jì)委員會(huì)委員會(huì)議論文集[C];2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 盧其兵;太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)蛇管式換熱器仿真分析[D];武漢理工大學(xué);2011年

2 劉向偉;LTL天然氣液化流程及其換熱器數(shù)值模擬[D];華中科技大學(xué);2011年

3 于曉東;有限元分析技術(shù)在管板輕量化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[D];北京化工大學(xué);2011年

4 佘虎君;管殼式換熱器的傳熱研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2012年

5 賀大偉;油漿蒸汽發(fā)生器熱應(yīng)力計(jì)算及密封性能研究[D];大連理工大學(xué);2007年

6 王翔宇;某大型柴油機(jī)消聲器結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力和內(nèi)部流動(dòng)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

7 王業(yè)斌;BOG再液化系統(tǒng)低溫?fù)Q熱器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究[D];華南理工大學(xué);2010年

8 周漢棟;套筒式熱風(fēng)爐流場(chǎng)數(shù)值模擬及強(qiáng)度分析[D];東北大學(xué);2010年

9 高文英;管束干燥機(jī)管束裝置的強(qiáng)度分析[D];東北大學(xué);2009年

10 黃承福;柴油機(jī)缸蓋—機(jī)體的熱與機(jī)械應(yīng)力耦合計(jì)算研究[D];華中科技大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：管殼式換熱器管板應(yīng)力的三維有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：294423