压力载荷作用对预应力换热器应力特性的影响.pdf

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1、第45卷第3期当代化工Vo1．45．No．32016年3月ContemporaryChemica]IndustryMarch，2016压力载荷作用对预应力换热器应力特性的影响刘义民，郭崇志(华南理工大学，广东产州510640)摘要：采用有限元数值模拟分析法对固定管板式换热器应力数值计算，考虑温度对材料参数的影响以及压力载荷的作用，探讨预应力换热器的应力特性。在正常操作工况下，讨论管程压力载荷、壳程压力载荷对管板应力的影响，并依据大量的模拟仿真数据总结得到压力载荷对管板的应力变化规律。对比美国ASME规范Ⅷ一2中的管板应力计算公式发现，压力载荷对

2、管板应力的影响结果与管板应力计算公式中压力载荷的影响一致。关键词：固定管板式换热器；压力载荷；预应力中图分类号：TQ052文献标识码：A文章编号：1671—0460(2016)03—0595—04Eff_ectofPressureLoadonStressCharacteristicsOfthePre-stressedHeatExchangerLIUY／．min，GUOChong-zhi(SouthChinaUniversityofTechnology，GuangdongGuangzhou510640，China)Abstract：Thefini

3、teelementsimulationanalysismethodwasusedtonumericallycalculatethestressoffixedtubeheatexchanger．Consideringtheeffectoftemperatureontheelasticmodulusandthepressureload，theStresspropertiesofpre—stressedheatexchangerwereresearched．Undernormaloperatingconditions，influenceofthepr

4、essuresoftubeandshellonthestressofthetubesheetwasdiscussed．Basedonalargeamountofsimulationdata，thestressdistributionruleforthepressureloadonthetubesheetwassummarized．ComparedwiththecomputationalformulaofASMEVIII-2，it’Spointedoutthattheinfluenceofpressureloadonthestressofthet

5、ubesheetisconsistentwiththetheoreticalanalysis．Keywords：Fixedtubeheatexchanger；Pressureload；Pre—stressed固定管板式换热器在正常操作工况下，管板是l有限元模型建立最容易产生结构破坏的部件。为了有效改善换热器1．1模型建立工作状态时的应力分布情况，文献f¨提出一种新固定管板式换热器的工艺参数如表1所示。型管壳式换热器的专利制造技术，通过施加反向预变形的方法降低由温差引起的管束与壳体问的热膨表1主要工艺参数Table1Mainprocesspara

6、meters胀差，从而大幅降低换热器工作状态的应力。文献。提出建立管程、壳程流体模型进行流一固耦合传热分析的思路，考虑到管程流体以及管壁对传热的影响，真实反映出换热器正常工作情况下的温度场本文中固定管板式换热器是由管板、换热管、分布，进而得到换热器整体真实有效的应力分布状管箱、壳体等连接构成的一个复杂体系，在建立有态，不足之处是没有考虑温度对材料性能参数以及限元模型时需要合理简化结构模型，忽略对结构应管程、壳程压力载荷对换热器整体应力的影响。力无影响的几何特征。根据以上要求建立管箱、壳本文中固定管板式换热器结构为：管板对壳体体、管板、换热管以及

7、进出口接管的主要结构模型，与管箱整体连接，管板受到管束的支撑约束作用。将固定管板式换热器作为轴线方向对称的1／2三维在考虑材料在不同温度下的弹性模量以及管程、对称模型。对于局部结构复杂的实体需要采用细化壳程压力载荷的作用下，研究固定管板式换热器与网格单元，在保证网格质量要求的条件下合理提高预应力换热器的整体应力分布情况，对定义路径上网格密度，同时控制网格单元的平缓过渡。的应力分布情况进行分析；重点探讨不同的管程、1．2边界条件设置壳程压力载荷对管板应力分布情况的影响。温度载荷加载：Fluent仿真分析软件计算得到收稿日期：2016-01—14作

8、者简介：刘义民(1988一)，男，硕士研究生，研究方向：过程装备CAD~AE仿真分析。E—mail：liuy1mscut@163．c。m。一第45卷第