【摘要】：隨著石油資源的日益貧乏、環(huán)保力度的不斷加大,煉油廠對(duì)加氫裝置需求也日漸增大,螺紋鎖緊環(huán)U形管式換熱器作為其中一種重要的高溫高壓換熱器,其操作壓力管程一般為9.0～20.OMPa,殼程為2.5-20.OMPa,管殼程操作溫度為200～440℃,公稱直徑范圍為Φ500mm～Φ1900mm,介質(zhì)含氫和硫化氫等。該類型換熱器具有一般管殼式螺栓法蘭連接的U形管式換熱器所不具備的優(yōu)點(diǎn),如密封較可靠且在線可控、結(jié)構(gòu)較緊湊、換熱面積利用率高等,但也存在鎖緊環(huán)加工與裝拆困難、管箱比較笨重、造價(jià)高等不足之處。故本論文對(duì)其管箱端部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究分析和改進(jìn),即采用一種新型D形螺栓替代原大型梯形螺紋管箱端部連接等結(jié)構(gòu)改進(jìn)措施,并對(duì)該新型D形螺栓U形管式換熱器改進(jìn)前后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了彈塑性力學(xué)分析、比較及優(yōu)化,具體工作如下：首先,研究分析了原螺紋鎖緊環(huán)U形管式換熱器的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)、密封原理、裝拆過(guò)程及存在的問(wèn)題等,闡述了其常規(guī)設(shè)計(jì)的過(guò)程與方法；通過(guò)對(duì)管箱端部的彈性分析,得到了梯形螺紋根部的應(yīng)力分布規(guī)律；通過(guò)對(duì)不同幾何參數(shù)時(shí)梯形螺紋的有限元模擬,分析了螺紋扣數(shù)、螺距、牙型角與螺紋牙底圓角半徑對(duì)其承載能力等的影響；對(duì)管箱端部的熱應(yīng)力分析與彈塑性分析則考察了溫度載荷與材料模型對(duì)其應(yīng)力分布等的影響：此外還優(yōu)化了管箱端部的結(jié)構(gòu)尺寸,達(dá)到了減少材料消耗、降低成本的目的。其次,介紹了新型D形螺栓U形管式換熱器兩種型式的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)、加工制造、裝拆過(guò)程等,闡述了其常規(guī)設(shè)計(jì)的方法,設(shè)計(jì)比較發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)在加工制造、裝拆性能及材料消耗上均優(yōu)于原結(jié)構(gòu)；通過(guò)對(duì)新型結(jié)構(gòu)兩種D型螺栓布置方式的管箱端部結(jié)構(gòu)的彈性分析,得到了它們的應(yīng)力分布情況,并詳細(xì)分析了螺紋根部的應(yīng)力分布規(guī)律；通過(guò)進(jìn)一步的熱應(yīng)力分析與彈塑性分析,考察了溫度載荷與材料模型對(duì)它們應(yīng)力分布的影響：對(duì)比發(fā)現(xiàn)D形螺拴軸線位于頂蓋側(cè)時(shí)的新型D形螺栓U形管式換熱器管箱端部的應(yīng)力分布情況要優(yōu)于D形螺栓軸線位于管箱筒體側(cè)時(shí)的情況。最后,運(yùn)用Visual Basic. NET編制了一款能用于螺紋鎖緊環(huán)U形管式換熱器與兩種型式的新型D形螺栓U形管式換熱器常規(guī)設(shè)計(jì)的計(jì)算軟件,以實(shí)現(xiàn)它們的高效開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。
[Abstract]:With the increasing shortage of petroleum resources and the increasing of environmental protection, the demand for hydrogenation units in refineries is also increasing. The U-tube heat exchanger with threaded locking ring is one of the important high temperature and high pressure heat exchangers. The operating pressure of the tube is generally 9.0 ~ 20.OMPa, the shell is 2.5-20.OMPa, the operating temperature of the tube and shell is 200 ~ 440 鈩，

本文編號(hào)：2356429