氨合成塔的结构设计与优化.pdf

《氨合成塔的结构设计与优化.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、■ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｊｍｍｋｍｎ議；，／誦画ｌ＾工程硕±专业学位论义．祥，ｉ＾＇＇ｉ：—，■．■．■＇论文题目：氨合成塔的结构设计与优化工程领域：机械工程培养类别：非全日制论文类型：应用研究硕ｉ生：朱志祥￣校内导师：夏法锋教授校外导师；魏伟工程师入学时间：２０１２年４月论文完成时间；２０１５年４月学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我在

2、指导教师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。：。作者签名：打玄曰期２ｙ所作嗦学位论文使用授权声明本人完全了解东北石油大学有关保留、使用学位论文的规定。学校有权保留学位论文并向国家主管部口或其指定机构送交论文的电子版和纸质厭，允许论文被查阅和借、，可汇编学位论文，可＾＾公布论文的全部阅［＾采用影印、缩印或巧描

3、等复制手段保存或部分内容。东北石油大学有权将本人的学位论文加入《中国优秀硕±学位论文全文数据库》、《中国博±学位论文全文数据库》和编入《中国知识资源总库》。保密的学位论文在解密后适用本规定。学位论文作者签名：球怎、拜论文指导教师签名；＾ｙ＾指导小组成员签名：ThesisfortheGraduateCandidateTestStructuredesignandoptimizationofammoniasynthetictowerCandidate:ZhuZhixiangTu

4、tor:XiaFafengField:MechanicalEngineeringTrainingcategory：part-timeType：EngineeringDesignDateoforalexamination:18thApril.2015University:NortheastPetroleumUniversity东北石油大学工程硕士专业学位论文氨合成塔的结构设计与优化摘要氨合成塔是合成氨工业中的重要设备，其运行条件为高温、高压和腐蚀性介质。设计压力在10MPa至100MPa之间的氨合成塔属

5、于高压容器。由于承受较高的压力和较高的温度，高压容器的安全问题一直受到科研工作者的关注。在常规的高压容器设计中，一般是根据经验公式计算，选取较大的安全系数以保证设计的安全性。较大的安全系数所带来的问题是材料利用率低，增加成本；同时，由于氨合成塔开孔较多，受力时易产生应力集中现象，更易发生危险。因此，本文以GB.150.1~150.4-201《压力容器》设计依据，采用理论公式计算的方法对氨合成塔关键零部件的强度分析；采用有限元分析的方法数值模拟氨合成塔关键零部件的应力、应变及位移情况。在有限元分析中，采

6、用热——结构耦合场进行分析，即机械载荷和温度载荷共同作用下研究结构的应力分布情况。氨合成塔的关键零部件包括筒体、平盖、双锥环密封结构、封头以及氨合成塔下部开孔结构等。本文主要研究内容如下：（1）分析了氨合成塔筒体的制造工艺，建立了氨合成塔筒体结构模型，采用有限元分析的方法研究了氨合成塔筒体的应力、位移、应变以及安全系数随不同筒体壁厚的变化情况。（2）采用常规公式计算的方法对氨合成塔平盖和双锥环密封结构进行了强度分析，建立了氨合成塔平盖以及双锥环密封结构有限元模型，分析了不同双锥环内圆柱面与平盖支撑面之

7、间径向间隙下双锥环垫片应力随氨合成塔内压的变化情况。（3）建立了球形封头开单孔的三维实体模型，基于开孔补强原理分析了未加补强结构和已有补强结构两种状态下应力的分布情况；建立了氨合成塔下部三开孔结构的有限元分析模型，分析了结构突变处的应力的分布情况。关键词：氨合成塔，强度分析，有限元，优化设计II东北石油大学工程硕士专业学位论文StructuredesignandoptimizationofammoniasynthetictowerABSTRACTTheammoniasynthetictowerisim

8、portantequipmentintheammoniasyntheticindustry,anditusuallyoperatesunderhightemperature,highpressureandcorrosivemediumconditions.Thedesignpressureoftheammoniasynthetictowerisapproximately10~100MPa,whichbelongstothehighpressurevess