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

【摘要】：本文通過使用ANSYS程序建立了三個互為聯(lián)系的三維有限元模型: 熱分析模型,換熱器總體模型和大開孔模型。熱分析模型充分考慮了 換熱器高溫的特性,通過對熱傳導(dǎo)的計算,得出了比較完整的換熱器 的溫度場,并計算出了相應(yīng)的熱應(yīng)力。換熱器管板總體模型充分考慮 了換熱器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及它與熱分析模型的一致性。通過使用體單 元、梁單元和殼單元,有效地減小了有限元模型的規(guī)模,為全面結(jié)構(gòu) 分析奠定了堅實的基礎(chǔ)。此模型計算的結(jié)果是分析換熱器應(yīng)力狀態(tài)和 判定整個換熱器設(shè)備安全性的基礎(chǔ)。通過分析計算出的數(shù)據(jù),分別討 論了溫度載荷與壓力載荷對換熱器的影響,確定了換熱器的最危險工 況,并依據(jù) JB4732-95《鋼制壓力容器—分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》,對換熱器進 行了強度校核。通過建立大開孔分析模型,不僅驗證了換熱器在此區(qū) 域的安全性,也驗證了在建立換熱器管板總體模型時所做的簡化是合 理的。 本文對換熱器和管板的各種工況的應(yīng)力分析與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān) 結(jié)論基本相符;對熱分析、應(yīng)力分布、載荷的影響等分析結(jié)論與經(jīng)典 理論有較好的一致性,說明本文所建立的有限元模型是合理的。并且, 通過對各種載荷下應(yīng)力的比較分析,不僅找出了換熱器的應(yīng)力分布形 態(tài),還發(fā)現(xiàn)了機械載荷應(yīng)力與熱應(yīng)力各自對換熱器應(yīng)力分布的影響, 這對換熱器的設(shè)計具有一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：換熱器 管板 有限元模型 溫度場 應(yīng)力強度 結(jié)構(gòu)分析
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 第 1 章 概 述9-18
• 1.1 課題來源9
• 1.2 論文選題的目的及意義9
• 1.3 有關(guān)研究領(lǐng)域的歷史、現(xiàn)狀和前沿發(fā)展情況9-15
• 1.3.1 傳統(tǒng)的管板和換熱器安全評定理論9-14
• 1.3.1.1 國外主要規(guī)范10-12
• 1.3.1.2 國內(nèi)規(guī)范12-14
• 1.3.2 前人在本課題研究領(lǐng)域中的成果簡述14-15
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容15-18
• 1.4.1 設(shè)備的特點和所研究的參數(shù)模型15-17
• 1.4.2 主要研究的內(nèi)容17-18
• 第 2 章 換熱器和管板三維有限元模型的建立18-34
• 2.1 模型幾何尺寸及主要工藝參數(shù)19-23
• 2.1.1 模型的主要幾何尺寸19-23
• 2.1.2 模型的主要工藝參數(shù)23
• 2.2 ANSYS 通用有限元程序簡介23
• 2.3 單元選擇23-26
• 2.3.1 單元結(jié)構(gòu)模型的選擇23-24
• 2.3.2 SOLID45 三維實體單元24-25
• 2.3.3 SHELL63 彈性殼單元25-26
• 2.3.4 BEAM188 梁單元26
• 2.4 材料模型的定義26-28
• 2.5 對換熱管的簡化28-29
• 2.6 出口端管板的簡化29
• 2.7 有限元模型的建立29-33
• 2.7.1 建模要求和簡化29
• 2.7.2 網(wǎng)格的劃分29-33
• 2.8 載荷與邊界條件33
• 2.9 約束條件33-34
• 第 3 章 換熱器管板溫度場的有限元分析和熱應(yīng)力計算34-51
• 3.1 溫度場計算模型的選擇34-36
• 3.1.1 傳熱學(xué)經(jīng)典理論回顧34-35
• 3.1.2 熱分析方式的確定35-36
• 3.2 溫度場有限元模型的確定36-39
• 3.3 溫度場的加載及求解39-41
• 3.3.1 載荷與邊界條件39
• 3.3.2 求解39-41
• 3.4 溫度場的結(jié)果分析41-44
• 3.4.1 整體分析41
• 3.4.2 管板溫度場分析41-43
• 3.4.3 管子溫度場分析43-44
• 3.5 溫度場的分析結(jié)論44
• 3.6 熱應(yīng)力的有限元計算44-50
• 3.6.1 熱應(yīng)力分析方法的選取45
• 3.6.2 熱應(yīng)力分析計算模型的選取45
• 3.6.3 熱應(yīng)力分析的加載45
• 3.6.4 熱應(yīng)力分析的求解45-47
• 3.6.5 熱應(yīng)力的結(jié)果分析47-49
• 3.6.5.1 整體分析47
• 3.6.5.2 路徑分析47-48
• 3.6.5.3 path180 路徑分析48
• 3.6.5.4 path64 路徑分析48
• 3.6.5.5 pathAB 路徑分析48-49
• 3.6.5.6 path24 路徑分析49
• 3.6.6 熱應(yīng)力分析結(jié)論49-50
• 3.7 本章小結(jié)50-51
• 第 4 章 不同工況下?lián)Q熱器的有限元分析與安全評定51-75
• 4.1 分析法安全判據(jù)51-53
• 4.2 計算模型的選取53
• 4.3 工況 1:殼程壓力載荷工況53-55
• 4.3.1 加載與求解53-54
• 4.3.2 結(jié)果分析54
• 4.3.3 分析結(jié)論和安全評定54-55
• 4.4 工況 2:殼程壓力和溫度載荷下工況55-60
• 4.4.1 加載與求解55
• 4.4.2 結(jié)果分析55-57
• 4.4.3 路徑 path180 分析57
• 4.4.4 路徑 path641 分析57-58
• 4.4.5 路徑 path642 分析58-59
• 4.4.6 分析結(jié)論和安全評定59-60
• 4.4.6.1 結(jié)論59
• 4.4.6.2 安全評定59-60
• 4.5 工況 3:管程壓力載荷工況60-62
• 4.5.1 加載與求解60-61
• 4.5.2 結(jié)果分析61
• 4.5.3 分析結(jié)論和安全評定61-62
• 4.6 工況 4:管程壓力和溫度載荷下工況62-66
• 4.6.1 加載與求解62-63
• 4.6.2 結(jié)果分析63
• 4.6.3 路徑 path180 分析63-64
• 4.6.4 路徑 path64 分析64-65
• 4.6.5 路徑 path24 分析65
• 4.6.6 分析結(jié)論和安全評定65-66
• 4.6.6.1 結(jié)論65-66
• 4.6.6.2 安全評定66
• 4.7 工況 5:機械載荷(殼程壓力和管程壓力)工況66-69
• 4.7.1 加載與求解66-67
• 4.7.2 結(jié)果分析67
• 4.7.3 路徑 path180 分析67-68
• 4.7.4 路徑 path64 分析68
• 4.7.5 路徑 path24 分析68-69
• 4.7.6 分析結(jié)論和安全評定69
• 4.8 工況 6:正常工作工況(同時有全部的機械和溫度載荷)69-73
• 4.8.1 加載與求解69-70
• 4.8.2 結(jié)果分析70
• 4.8.3 路徑 path180 分析70-71
• 4.8.4 路徑 path64 分析71-72
• 4.8.5 路徑 path24 分析72-73
• 4.8.6 分析結(jié)論和安全評定73
• 4.8.6.1 結(jié)論73
• 4.8.6.2 安全評定73
• 4.9 本章小結(jié)73-75
• 第 5 章 換熱器大開孔部位的有限元分析與安全評定75-82
• 5.1 計算的有限元模型75-77
• 5.2 加載與約束77-78
• 5.3 求解78-79
• 5.4 結(jié)果分析79-80
• 5.4.1 整體分析79
• 5.4.2 路徑 path1 分析79
• 5.4.3 路徑 path3 分析79-80
• 5.4.4 路徑 path2 分析80
• 5.5 安全評定80-81
• 5.6 本章結(jié)論81-82
• 第 6 章 結(jié) 論82-84
• 6.1 對換熱器分析的結(jié)論82
• 6.2 論文的貢獻82-84
• 參考文獻84-86
• 致 謝86-87
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄87

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王村;岳東陽;;壓力容器設(shè)計中補強結(jié)構(gòu)的選擇及運用[J];裝備制造技術(shù);2012年04期

2 郭崇志;林長青;;固定管板式換熱器的溫度場數(shù)值分析[J];化工機械;2008年06期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉天豐;非對稱管殼式換熱器結(jié)構(gòu)分析及改進中的問題研究[D];浙江大學(xué);2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周游;換熱器封板和管板耦合的強度有限元分析[D];武漢理工大學(xué);2011年

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

3 呂洪;對流換熱下的管殼式換熱器的三維有限元分析[D];北京化工大學(xué);2004年

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7 張楊;斜錐殼管殼式換熱器的有限元分析及應(yīng)力評定[D];北京化工大學(xué);2008年

8 喬競;換熱器外導(dǎo)流筒溫差補償作用的模擬研究[D];華南理工大學(xué);2010年

9 李坤;滾筒水冷式冷渣機主筒結(jié)構(gòu)分析[D];太原理工大學(xué);2012年

10 聶修民;過程裝備與控制工程綜合實驗系統(tǒng)設(shè)計與研究[D];長春理工大學(xué);2012年

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

本文編號：383645