加氢反应器上部应力分析与结构优化研究

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1、河北工业大学硕士学位论文加氢反应器上部应力分析与结构优化研究姓名：闫胜昝申请学位级别：硕士专业：化工过程机械指导教师：王俊宝2003.1.1河北工业大学硕I：学位论史加氢反应器上部应力分析与结构优化研究摘要加氢反应器是石油炼制行业的核心设备，工作在高温、高压、临氢的恶劣条件下，为此本文对一台大型加氢反应器的上半区进行了研究探讨。采用ANsYS5．6有限元软件对该加氢反应器进行了稳态温度场和瞬态温度场分析，然后利用温度场分析结果进行热应力和机械应力分析；采用Ⅵsualc++6．0语言编制了优化方法程序及调用有限元计算软件的接口程序，联合使用这两个程序可以实现线性变厚度段结构参数的优化设计

2、；采用visualc++6．O语言编制了几个基本元件特定温度场热应力计算的通用程序：另外，根据AsME规范中的当量弹性模量法，采用visualC++6．O编制了通用的旋转对称结构向轴对称结构转换程序。作为结构极其复杂、操作工况时时变化的加氢反应器，其温度场分析，特别瞬态温度场分析是一难题。本课题主要研究加氢反应器中的温度场及温度应力，高温条件下工作的高压容器，其温度应力不容忽略，因此为了确定设计重点，必须全面分析加氢反应器的应力分布。本课题采用功能强大的ANSYs5．6软件进行了温度场的分析和热应力的计算，得出了加氢反应器上半区的应力分布曲线，并通过应力强度评定确定了结构的危险区。压力

3、容器设计中常遇到不等厚连接的情况，而对不等厚连接常采用线性变厚度段结构，如何降低应力集中就成为优化设计的目标，本课题通过编程实现了线性变厚度段的结构优化。通过对加氢反应器上部结构进行温度场分析、应力分析、强度评定及结构的优化设计等项研究，为完善高压容器的设计提供一种方法。另外，本课题编制的一些通用程序为设计及计算提供了方便而有效的途径。关键词：应力分析，结构优化，稳态温度场，瞬态温度场，热应力，线性变厚度段，当量弹性模量法型里垒些兰!；墼些：!坌丝兰竺丝堡些型兰!STRESSANALySISANDSTRUCTUREoPTIMIZATIoNOFTHEToPOFTHEHYDRoGENATI

4、oNREACToRABSTRACTThehvdro叠enationreactOristheooreequiprr坨ntintheoilrefiningindustrHanditworksunderahi曲temperan№、hi曲pressureandnearhydrogencondition．Therefore，inthispaperthetopofabighydrogenationreactorwaSinVestigated．Thesteady—statetemperaturefieldandpseudo-steady-statetemperaturefieldofthehydro

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7、yt11icknesschangingsegmentwaSobtainedbyusingthetwoprogramstogetheLAuniversaltllemals仃esscalculationpm掣amwasworkedoutinVClanguageincludingseveralcomponentsundcrspecialtemperaturefield．Inaddition，accordingtotheASME，apmgr锄usedtochangethecircuIIlg”atction-symmetricalstmctureintoaxis-symmetricalsm】ct

8、urewasworkedoutinVClallgIlage．Thestructureofthehydrogenationreactor、vasverycomplica1Ied，arldthewo“(ingconditionwaschangingeVerandagain．Thetemperaturefieldespeciallyt11e咖sienttemperaturefieldaIlalysiswaSadi叛cultproblem．Theref