本文選題：真空加熱爐　切入點：設計　出處：《東北石油大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：真空加熱爐是油、氣生產和集輸過程中廣泛使用的加熱設備,在油田油氣集輸工藝中,起著舉足輕重的作用。但在真空加熱爐的設計中,為了提高加熱爐抵抗外壓引起的失穩(wěn)破壞,常常在封頭設計中布置一定數量的加強筋,這些加強筋的設計是否合理,不僅關系到加熱爐的安全運行,還直接影響到制造成本、運輸和安裝費用的增加。因此,對真空加熱爐開展力學分析和結構優(yōu)選設計具有重要的工程應用價值。本文根據真空加熱爐主要承載部件的力學分析,依據強度條件和失穩(wěn)臨界外壓,確定出主要部件的材料和幾何參數,完成了真空加熱爐的結構設計。考慮真空加熱爐的結構形狀和工作狀態(tài),采用混合單元離散,建立了真空加熱爐整體有限元模型：采用實體單元離散,建立了封頭局部有限元模型。通過加熱爐的穩(wěn)定性分析,有限元法求得的失穩(wěn)臨界外壓0.33MPa,略低于公式計算的0.387MPa,均大于停機狀態(tài)的0.1MPa最大工作外壓,所設計的加熱爐不會發(fā)生外壓失穩(wěn)破壞。通過停機狀態(tài)、水壓試驗和操作狀態(tài)下的加熱爐有限元分析,得出真空加熱爐在筒體上應力分布較小,而前后封頭的應力分布較大,最大等效應力在水壓工況達380.79MPa、操作工況達363.62MPa,經應力線性化和分類評價均滿足強度條件,所設計的加熱爐不會發(fā)生強度破壞。通過對后封頭加強筋的可設計方案進行力學分析,經計算結果對比,在確保同等安全的前提下,后封頭加強筋等間距設計最為合理,每臺加熱爐可直接減少材料36kg,降低了真空加熱爐的材料和制造成本,為加熱爐優(yōu)化設計及安全評價提供了理論依據。
[Abstract]:Vacuum heating furnace is widely used in the production and transportation of oil and gas. It plays an important role in oil and gas gathering and transportation process. But in the design of vacuum heating furnace, In order to increase the resistance of heating furnace to the instability caused by external pressure, a certain number of reinforcement bars are often arranged in the head design. Whether the design of these reinforcement bars is reasonable or not is not only related to the safe operation of the furnace, but also directly affects the manufacturing cost. Therefore, it has important engineering application value to carry out mechanical analysis and structural optimization design for vacuum heating furnace. According to the mechanical analysis of the main bearing parts of vacuum heating furnace, According to the strength condition and the critical external pressure of instability, the material and geometric parameters of the main components are determined, and the structural design of the vacuum heating furnace is completed. Considering the structure shape and working state of the vacuum heating furnace, the mixing element is used to discretize the structure. The integral finite element model of vacuum heating furnace is established. The local finite element model of the head is established by discrete solid element. The critical external pressure of instability obtained by the finite element method is 0.33 MPA, which is slightly lower than that calculated by the formula 0.387 MPA, which is larger than the maximum external pressure of 0.1 MPA in the downtime state, and the external pressure instability will not occur in the designed heating furnace. Under the water pressure test and the finite element analysis of heating furnace under the operating state, it is concluded that the stress distribution of the vacuum heating furnace is smaller on the cylinder, but the stress distribution of the front and rear head is larger. The maximum equivalent stress is 380.79MPa in the hydraulic condition and 363.62MPa in the operating condition. The strength condition is satisfied by the stress linearization and classification evaluation, and the strength damage will not occur in the designed furnace. By comparing the calculation results, under the premise of ensuring the same safety, the equal-spacing design of the rear-head reinforcement bars is the most reasonable, and the material and manufacturing cost of the vacuum heating furnace can be directly reduced by reducing the material 36kg per furnace. It provides theoretical basis for optimization design and safety evaluation of reheating furnace.
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE974.2

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本文編號：1600828