固定管板式換熱器在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,因?yàn)榇祟悡Q熱器結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定、可靠性更強(qiáng),也更易于操作,當(dāng)然由于一系列的原因,致使此類換熱器使用壽命縮短的現(xiàn)象也屢見不鮮,影響其使用壽命的原因主要來源于兩個(gè)方面:1,換熱器工作過程中因管、殼程發(fā)生熱交換而導(dǎo)致的熱應(yīng)力;2,因殼程流體流動而造成的振動破壞。正是因?yàn)橐陨犀F(xiàn)象的存在,使得換熱器壽命縮短,因此,針對實(shí)際工況下?lián)Q熱器失效、疲勞等的研究,對于提高換熱器使用壽命減少經(jīng)濟(jì)成本來說,迫在眉睫且極具意義。本文研究對象為某石化公司固定管板式鹽水—粗丙醇換熱器,并針對以上兩方面的問題,采用相應(yīng)方法進(jìn)行了針對性的研究。1.針對熱交換引起的熱應(yīng)力破壞:運(yùn)用熱流固耦合的方法,采用Fluent軟件對換熱器內(nèi)管、殼程流場特性進(jìn)行了數(shù)值模擬,并將得到的壓力、溫度數(shù)據(jù)通過耦合面?zhèn)鬟f至結(jié)構(gòu)分析之中,并作為載荷施加在換熱器模型上,從而得到換熱器不同載荷下的應(yīng)力分析結(jié)果,并將其與換熱器破壞位置相比較,得出了溫度載荷所造成的應(yīng)力破壞要比壓力載荷所造成的應(yīng)力破壞大的結(jié)論,且溫度載荷所造成的應(yīng)力集中與實(shí)際中換熱器疲勞失效位置吻合,驗(yàn)證了模擬方法的合理性,且從熱應(yīng)力破壞的角度為...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題的背景、目的及意義
    1.2 基于熱流固耦合的熱應(yīng)力研究現(xiàn)狀
    1.3 流體誘導(dǎo)振動
        1.3.1 流致振動研究現(xiàn)狀
        1.3.2 漩渦脫落研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 換熱器工作原理及計(jì)算、模擬方法
    2.1 換熱器基本工作原理
    2.2 換熱器流體數(shù)值模型的建立
        2.2.1 換熱器流體基本控制方程
        2.2.2 換熱器熱流固耦合控制方程
        2.2.3 換熱器流場湍流模型的建立
    2.3 管束固有頻率計(jì)算及共振判斷
        2.3.1 換熱管固有頻率的計(jì)算
        2.3.2 卡漩渦頻及共振判斷
    2.4 換熱器數(shù)值模擬方法選擇
        2.4.1 有限元法概論
        2.4.2 控制方程的計(jì)算方法
        2.4.3 基于ANSYS Workbench的換熱器數(shù)值模擬
    2.5 本章小結(jié)
第3章 固定管板式換熱器熱流固耦合模擬
    3.1 換熱器三維模型結(jié)構(gòu)建立
        3.1.1 換熱器幾何尺寸
        3.1.2 換熱器材料的物理特性
        3.1.3 換熱器模型的簡化
        3.1.4 換熱器主要工藝參數(shù)
    3.2 換熱器有限元模型的的建立
    3.3 邊界條件的設(shè)立
    3.4 換熱器數(shù)值模擬分析結(jié)果
        3.4.1 速度場模擬結(jié)果分析
        3.4.2 壓力場模擬結(jié)果分析
        3.4.3 溫度場模擬結(jié)果分析
        3.4.4 應(yīng)力場模擬分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 流致振動下?lián)Q熱管的應(yīng)力分析
    4.1 換熱管固有頻率的理論計(jì)算
    4.2 換熱管固有頻率的有限元計(jì)算
        4.2.1 模態(tài)分析的理論基礎(chǔ)
        4.2.2 換熱管模型的建立與求解
    4.3 卡曼漩渦脫落及其應(yīng)力的計(jì)算
        4.3.1 卡曼漩渦脫落
        4.3.2 基于卡曼漩渦脫落頻率的管束應(yīng)力分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于單管繞流的雙向流固耦合數(shù)值模擬
    5.1 固定圓管繞流數(shù)值模擬
        5.1.1 圓管繞流主要參數(shù)介紹
        5.1.2 圓管繞流分析
    5.2 基于雙向流固耦合的管束應(yīng)力研究
        5.2.1 流體分析
        5.2.2 流固耦合應(yīng)力分析
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3739688