本文關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力固定管板式換熱器分析與設(shè)計(jì)技術(shù)研究

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【摘要】：固定管板式換熱器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承壓能力強(qiáng)、適應(yīng)性廣、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),在實(shí)際工程中得到廣泛應(yīng)用。但是傳統(tǒng)大型化、高參數(shù)化固定管板式換熱器受到溫差應(yīng)力的影響,其應(yīng)用受到很大的限制。采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可有效降低固定管板式換熱器的溫差應(yīng)力,提高傳統(tǒng)固定管板式換熱器的安全可靠性,擴(kuò)大其彈性操作范圍,因此研究預(yù)應(yīng)力固定管板式換熱器的傳熱以及應(yīng)力特性具有重要的意義,本文主要工作包括:1.本文根據(jù)結(jié)構(gòu)模型以及載荷的對(duì)稱性,建立固定管板式換熱器1/2軸對(duì)稱模型,充分考慮溫度對(duì)材料性能參數(shù)影響,利用FLUENT提取金屬耦合壁面上的溫度邊界條件,并將其加載到ANSYS結(jié)構(gòu)模型中,研究傳統(tǒng)固定管板式換熱器的應(yīng)力特性。2.研究壓力載荷、溫度載荷對(duì)管板應(yīng)力特性的影響,并利用ANSYS等效應(yīng)力線性法對(duì)定義路徑上的應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)定,分析發(fā)現(xiàn)溫度載荷作用對(duì)管板應(yīng)力強(qiáng)度的影響非常顯著。在此基礎(chǔ)之上,提出采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)降低管殼間溫差引起的溫差應(yīng)力,并利用應(yīng)力疊加分析法以及間接耦合分析法進(jìn)一步驗(yàn)證預(yù)變形載荷作用可有效改善管板應(yīng)力狀態(tài),提高固定管板式換熱器的彈性操作區(qū)間以及安全可靠性。3.綜合分析管板強(qiáng)度的相關(guān)影響參數(shù),在GB151《管殼式換熱器》管板最大彎曲應(yīng)力計(jì)算公式的基礎(chǔ)上利用有限元仿真分析法與彈性基礎(chǔ)板理論聯(lián)合求解法,擬合推導(dǎo)得到管板最大彎曲應(yīng)力計(jì)算公式,進(jìn)一步對(duì)管板最大彎曲應(yīng)力計(jì)算校核方法做出改進(jìn)和完善。探討研究擬合公式中的相關(guān)參數(shù)對(duì)管板最大彎曲應(yīng)力的影響,其分析結(jié)果與經(jīng)典理論以及工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)基本一致。根據(jù)GB151《管殼式換熱器》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,計(jì)算固定管板式換熱器在不同組合工況下的管板最大彎曲應(yīng)力,并進(jìn)行相應(yīng)的有限元仿真分析計(jì)算管板應(yīng)力強(qiáng)度,然后將兩者結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,進(jìn)一步驗(yàn)證管板最大彎曲應(yīng)力擬合公式的可靠性與準(zhǔn)確性。4.搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),確定實(shí)驗(yàn)測(cè)試方案,利用TDS303型靜態(tài)應(yīng)變儀測(cè)試管板的應(yīng)力分布狀態(tài),并將應(yīng)力測(cè)試數(shù)據(jù)與有限仿真分析計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,分析發(fā)現(xiàn)兩者的應(yīng)力變化趨勢(shì)基本吻合一致,誤差均在工程允許誤差范圍內(nèi),因此進(jìn)一步驗(yàn)證有限元仿真分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：固定管板式換熱器 預(yù)應(yīng)力 應(yīng)力疊加分析 管板最大彎曲應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ051.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 換熱器概述12
• 1.2 固定管板式換熱器12-13
• 1.3 常規(guī)降低溫差應(yīng)力的措施13-15
• 1.4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)15-17
• 1.5 國(guó)內(nèi)外管殼式換熱器仿真分析發(fā)展?fàn)顩r17-19
• 1.6 研究意義以及內(nèi)容19-21
• 1.6.1 研究意義19
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容19-21
• 第二章 數(shù)值模擬仿真基礎(chǔ)與模型的建立21-32
• 2.1 管殼式換熱器的數(shù)值模擬仿真21-22
• 2.2 流體流動(dòng)與傳熱控制方程22-24
• 2.2.1 質(zhì)量守恒方程22
• 2.2.2 動(dòng)量守恒方程22-23
• 2.2.3 能量守恒方程23-24
• 2.3 湍流模型24-26
• 2.3.1 零方程模型24
• 2.3.2 一方程模型24-25
• 2.3.3 k -ε兩模方程模型25-26
• 2.4 有限元模型的建立26-29
• 2.4.1 建立模型26-28
• 2.4.2 有限元網(wǎng)格劃分28-29
• 2.5 邊界條件設(shè)置29
• 2.6 數(shù)值模擬求解器設(shè)置29-31
• 2.6.1 選擇流場(chǎng)分析模型29-30
• 2.6.2 材料屬性設(shè)置30
• 2.6.3 能量方程設(shè)置30
• 2.6.4 壓力與速度耦合方式30
• 2.6.5 松弛因子的確定30
• 2.6.6 收斂標(biāo)準(zhǔn)的確定30-31
• 2.7 本章小結(jié)31-32
• 第三章 固定管板式換熱器熱-結(jié)構(gòu)耦合分析32-51
• 3.1 熱-結(jié)構(gòu)耦合分析法32-33
• 3.1.1 順序耦合分析32
• 3.1.2 直接耦合分析32
• 3.1.3 熱-結(jié)構(gòu)耦合分析方法的實(shí)現(xiàn)32-33
• 3.2 溫度加載方式的選擇33
• 3.3 ANSYS與FLUENT溫度場(chǎng)插值方法33-35
• 3.3.1 模型的對(duì)應(yīng)性33-34
• 3.3.2 FLUENT溫度場(chǎng)的插值求解34-35
• 3.4 溫度場(chǎng)分析35-42
• 3.4.1 整體溫度云圖分析35-36
• 3.4.2 管板溫度云圖分析36-39
• 3.4.3 殼體溫度云圖分析39-40
• 3.4.4 換熱管溫度云圖分析40-41
• 3.4.5 溫度場(chǎng)的分析結(jié)論41-42
• 3.5 熱應(yīng)力分析42-49
• 3.5.1 溫度對(duì)材料性能參數(shù)的影響42-43
• 3.5.2 熱應(yīng)力分析結(jié)果43-47
• 3.5.3 殼體熱應(yīng)力分析47-49
• 3.5.4 換熱管熱應(yīng)力分析49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 第四章 不同組合工況下的應(yīng)力疊加分析51-69
• 4.1 ANSYS等效線性化處理方法51-53
• 4.1.1 等效線性化51
• 4.1.2 評(píng)定截面的定義51-52
• 4.1.3 應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算以及評(píng)定52-53
• 4.2 殼程壓力載荷對(duì)管板應(yīng)力強(qiáng)度的影響53-56
• 4.3 管程壓力載荷對(duì)管板應(yīng)力強(qiáng)度的影響56-58
• 4.4 溫度載荷對(duì)管板應(yīng)力強(qiáng)度的影響58-61
• 4.5 預(yù)變形載荷加載分析61-65
• 4.5.1 預(yù)變形加載方式的選擇61-62
• 4.5.2 預(yù)變形載荷對(duì)管板應(yīng)力強(qiáng)度的影響62-65
• 4.6 組合工況下的應(yīng)力疊加分析65-68
• 4.6.1 預(yù)變形載荷加載前后的應(yīng)力疊加分析65-67
• 4.6.2 應(yīng)力疊加分析法與間接耦合分析法的對(duì)比67-68
• 4.7 本章小結(jié)68-69
• 第五章 管板應(yīng)力擬合公式綜合分析69-90
• 5.1 影響管板強(qiáng)度的相關(guān)參數(shù)69-71
• 5.2 確定管殼間溫差引起的當(dāng)量壓力載荷71-74
• 5.3 管板應(yīng)力擬合公式的確定74-80
• 5.4 管板應(yīng)力擬合公式的驗(yàn)證分析80-82
• 5.4.1 常規(guī)換熱器管板強(qiáng)度的校核分析81-82
• 5.4.2 預(yù)應(yīng)力換熱器管板應(yīng)力強(qiáng)度的校核分析82
• 5.5 管板厚度設(shè)計(jì)公式對(duì)比分析82-84
• 5.6 管板應(yīng)力實(shí)例分析84-89
• 5.7 本章小結(jié)89-90
• 第六章 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與模擬仿真對(duì)比分析90-101
• 6.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作90-93
• 6.1.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)90-91
• 6.1.2 布片方案91-92
• 6.1.3 貼片與防護(hù)92
• 6.1.4 預(yù)變形加載92-93
• 6.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試流程93
• 6.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析93-100
• 6.3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法93-94
• 6.3.2 模擬仿真對(duì)比路徑的定義94
• 6.3.3 正常操作工況下的應(yīng)力測(cè)試分析94-96
• 6.3.4 預(yù)變形載荷作用下的應(yīng)力測(cè)試分析96-100
• 6.4 實(shí)驗(yàn)誤差分析100
• 6.5 本章小結(jié)100-101
• 結(jié)論101-103
• 參考文獻(xiàn)103-108
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果108-109
• 致謝109-110
• 附件110

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 雷國(guó)慶,張治川;船舶用板式換熱器[J];石油化工設(shè)備;2002年04期

2 ;氟塑料-石墨板式換熱器通過鑒定[J];炭素技術(shù);2006年04期

3 高明;;板式換熱器的清洗與維護(hù)[J];大氮肥;2006年06期

4 孫振巍;;板式換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];科技信息(學(xué)術(shù)研究);2008年15期

5 王愛清;;淺談板式換熱器結(jié)垢的清洗[J];江西煤炭科技;2010年01期

6 郭曉明;;淺談板式換熱器的改造[J];科技資訊;2010年20期

7 商建平;俞樹榮;;板式換熱器的不可避免，

本文編號(hào)：1101457