基于ANSYS换热器非标管板应力评定.pdf

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1、第43卷第3期当代化工Vo1．43．NO．32014年3月ContemporaryChemicalIndustryMarch，2014基于ANSYS换热器非标管板应力评定王成刚，肖健，高兴，刘慧(武汉工程大学，湖北武汉430074)摘要：为了换热器在运行过程中，管板结构安全。利用ANSYS有限元分析软件，对换热器非标管板在机械载荷和温度载荷共同作用下的应力强度进行了分析，并对其危险截面做了应力评定和强度校核。在对非标管板在不同工作环境、不同危险部位分析与评定合格后，设备才能安全可靠地运行。关键词：机械载荷；温度载荷；热应力；应力强度；应力评

2、定中图分类号：TQ051文献标识码：A文章编号：1671—0460(2014)03—0416—04StressAssessmentofHeatExchangerNon．standardTubePlatesBasedonANSYSWANGCheng-gang，XIA0Jian，GAOXing，LIUHui(WuhanInstituteofTechnology,HubeiWuhan430074，China)Abstract：In0rdertoensurethestructuresafetyofthetubeplatesintherunningh

3、eatexchanger,thestressintensityofnon—standardtubeplatesinheatexchangerundermechanica1andtemperatureloadswasanalyzedbyusingfiniteelementanalysissoftwareANSYS．stressevaluationandstrengthcheckofitsdangeroussectionwerecarriedout．Inordertoensuresafeandreliableoperationoftheheat

4、exchanger．thestressanalysisofnon．standardtubeplatesintheheatexchangerunderdifierentWOrkingconditionsshouldbecarriedoutbeforetheheatexchangeriSused．Keywords：Non—standardTubePlates；Temperature1oad；Thermalstress：Stressintensity：Stressassessment管壳式换热器在化工、石油、电力、冶金、轻1管板数值模拟工、原子能

5、、航空供热等多个领域有广泛的应用。尤其是在化工与石油方面，占据极其重要的位置。本文所研究管板的材料为SA一516M485。材料随着生产规模化以及技术现代化，换热器的设计必主要物理特性参数如表1所示。须满足各种复杂又严峻的环境。近年来，对于各种1．1建立管板有限元模型工艺现场的要求要求，在工程中出现了许多非标管为了对管板模型分析更为精确，故采用管板、板的管壳式换热器。对于这种非标设计，常规的设换热管直接离散的方法进行分析。同时可以对对管计已经不能满足现实工况的需要，故需寻求新的解束的换热管(导热管)的应力强度进行分析，这样决方法对非标管板进行

6、分析设计。进行分析时，也同时体现换热管管束对管板的支撑近年来，有限元技术的发展非常迅速，特别是作用和管孔对管板的削弱作用。考虑到结构的的不一些商用软件水平的不断提高，使得工程设计更加对称性，管板在ANSYS建立模型，选择全模型进行科学合理成为可能。因此本文使用ANSYS有限元分分析。采用SOLID95单元进行分析计算。析软件，对非标管板的三维有限元模型，分别在两在建立管板的有限元实体模型时，采用由下至种工况下进行应力评定与强度校核⋯。上的建模方法。划分单元后的实体模型经单元检查，无畸形单元，如图l。表1材料主要物理特性参数Thble1Mai

7、nphysicalpropertyparametersofmaterial1-2管板载荷及边界条件参数数值在对换热器进行设计时，需要考虑载荷对对换弹性模量／MPa热器设计的影响，这些载荷有：壳程压力尸、管泊松比程压力尸l，温度载荷，、重力Wo相对于压力线膨胀系数／(m·m-1．K)载荷、温度载荷来说，重力对换热器应力影响较小，导热系数／(wm-1．K)故可忽略重力的影响进行L2J，载荷如图2所示。空气xCN~．数／(w·i11"2,K)榫收稿者简日期介：2013-09—11：王成N(1977一)，男，湖南祁东人，副教授，博士研究生，主要从事

8、新型高效化工设备的开发及计算机测控诊断技术的研究工作。通讯作者：肖健(1987一)，男，在读硕士，研究方向：化工过程机械。E-mail：winl680@126．COrn。第43卷