|
摘 要:采用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ,对某大型固定管板式换热器管板的稳态温度场和热应力场进行了三维有限元分析。采用ＡＰＤＬ语言建立了包括管箱、筒体和2433根换热管在内的四分之一管板的参数化模型。分析了对流边界条件下管板的温度场和相应的热应力场,提出并论证了温度场和热应力场迭代计算的必要性,得到了该边界条件下管板温度场和热应力场的分布规律。
1 前 言
管板是管壳式换热器最主要的承压元件之一,与换热管、管箱、筒体等连在一起构成复杂的弹性体系。管板对整台换热器的安全性和经济性有着非常重要的影响。常规的计算方法是根据弹性薄壳理论,用等效无孔实心板来代替多孔管板,采用比较简单的公式、曲线、图表进行设计计算。但没有考虑管板上各点的温度差引起的应力,同时还受到换热器规模的限制。本文所研究的某大型固定管板式换热器的公称直径为5380ｍｍ,远远超出常规设计的范围。目前在国内尚未对如此大直径管板的温度场和热应力场进行研究。本文采用分析设计法,应用大型分析设计软件ＡＮＳＹＳ建立了管板的参数化模型,对其温度场和热应力场的分布规律进行了分析和讨论。
2 建立参数化有限元分析模型2.1 几何模型结构尺寸及工艺条件2 1 2 几何模型的结构尺寸换热器结构简图如图1所示,为单管程和单壳程结构。几何模型的主要结构尺寸见表1。
2 1 2 工艺条件管程和壳程流体温度和平均对流传热系数见表2,所有的工艺条件和材料物性均由厂方提供。
|
