煤制氫中壓蒸汽發(fā)生器又被稱之為熱交換器,是冷流體和熱流體以對流和導熱方式進行熱量交換的一種工業(yè)設備,其中包含煤制氫中壓蒸汽發(fā)生器,煤制氫中壓蒸汽發(fā)生器是石油化工企業(yè)的重要裝備之一。本文涉及到的蒸汽發(fā)生器是一種雙側均存在U型換熱管的特別形式的換熱器,它的主要部件含有殼體、換熱管、管板、折流板,其中管程流體和殼程流體進行換熱,換熱過程中管板同時遭受來自流體、殼體和管束的載荷、壓力和熱膨脹,所以管板是換熱器中十分重要的零部件。本文用煤制氫中壓蒸汽發(fā)生器作為分析對象,應用數(shù)值計算方式,通過合理簡化建立煤制氫中壓蒸汽發(fā)生器有限元模型之后進行數(shù)值計算。利用有限元軟件對蒸汽發(fā)生器單獨施加壓力載荷的應力場、單獨施加溫度載荷的應力場以及同時施加溫度載荷和壓力載荷時的應力場進行數(shù)值模擬。通過對比分析得出最大應力位于管板與管束連接處以及溫度載荷所產(chǎn)生的熱應力對蒸汽發(fā)生器管板及管束應力有很大影響的結論。依據(jù)熱交換器標準對于流體誘發(fā)振動的主要成因進行判斷,單獨建立不同類型管束的模型并利用有限元軟件對這些管束進行模態(tài)分析,與熱交換器標準中的規(guī)定進行比對可以得出蒸汽發(fā)生器兩側所有管束均不會因橫流速度過大和振幅過大導...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 換熱器概述
    1.2 國內(nèi)外研究進展
    1.3 數(shù)值模擬研究理論概述
        1.3.1 有限元方法的概念及發(fā)展應用
        1.3.2 有限元軟件的發(fā)展及應用
    1.4 項目研究的主要內(nèi)容及研究意義
        1.4.1 蒸汽發(fā)生器的失效
        1.4.2 項目研究主要內(nèi)容
2 流體力學基礎和換熱器的換熱現(xiàn)象
    2.1 流體力學基礎
        2.1.1 流體力學基本方程
        2.1.2 定解條件
        2.1.3 湍流模型
    2.2 換熱器的換熱現(xiàn)象
        2.2.1 傳熱學知識理論
        2.2.2 對流換熱問題數(shù)學描述
        2.2.3 換熱管束內(nèi)流體的層流、湍流流動
        2.2.4 熱邊界層的能量傳遞
3 蒸汽發(fā)生器應力場熱流固耦合數(shù)值模擬
    3.1 蒸汽發(fā)生器三維模型建立
        3.1.1 蒸汽發(fā)生器結構尺寸及工藝條件
        3.1.2 有限元模型的建立
    3.2 蒸汽發(fā)生器流場數(shù)值模擬
        3.2.1 流場模擬邊界條件計算
        3.2.2 流場數(shù)值模擬結果
    3.3 應力場數(shù)值模擬分析
        3.3.1 蒸汽發(fā)生器溫度場分布及約束加載
        3.3.2 流-固耦合模擬計算
        3.3.3 熱-固耦合模擬計算
        3.3.4 熱流固耦合模擬計算
    3.4 小結
4 流體誘發(fā)振動計算及判斷
    4.1 流體誘發(fā)振動理論
    4.2 管束模型建立及驗證
    4.3 流體誘發(fā)振動的計算
        4.3.1 流體誘發(fā)振動主要成因
        4.3.2 流體誘發(fā)振動的判據(jù)
    4.4 小結
5 蒸汽發(fā)生器的壽命評估
    5.1 疲勞壽命概況
        5.1.1 安全性的評定綜述
        5.1.2 疲勞壽命的計算方法
    5.2 應變范圍法壽命評估
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝



本文編號：3953291