基于ANSYS的PTA干燥机的有限元分析.pdf

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1、第4期-5-论文广场基于ANSYS的PTA干燥机的有限元分析杨连红，王强，赵胜强（中航黎明锦西化工机械（集团）有限责任公司，辽宁葫芦岛125001）[摘要]根据PTA干燥机的施工图纸建立结构的整体力学模型，考虑到干燥机自重，在操作工况下将壳程物料的重量转换为等效压力作用于筒体内表面（物料实际作用范围），筒体的斜度通过坐标变换的方式实现。采用大型有限元分析软件ANSYS15.0对设备整体进行应力分析，对分析结果采用JB4732-1995（2005年确认）的方法进行疲劳分析及评定。计算结果表明，PTA干燥机满足强度、刚度条件以及疲劳寿命的要求。[关键词

2、]PTA干燥机；高周疲劳；惯性力；应力强度；疲劳分析PTA干燥机属密闭型间接加热式回转干燥间接加热，换热完毕后，凝液从旋转接头排出。机，主要部件有进料机、进料密封、筒体、固定物料被转筒内部的加热管干燥后，干的粉末由排端托挡轮、驱动部分、自由端托轮、汽室及出料料螺旋排出干燥机。干燥所需载气（惰性气体）部分、旋转接头，辅助部分有润滑、吊架、罩壳从干燥机物料出口侧，通过排料螺旋的空心轴进等。干燥机的筒体本身带有一定的斜度，物料通入干燥机内部，逆物料流动方向至干燥机物料进过进料输送机送入筒体内，筒体末端装有挡料口侧，携带物料中蒸发出的湿气，从干燥机烟囱环，

3、保证物料有一定的料层高度。为增加筒体的排出。干燥机的结构简图如图1所示。刚性，在筒体外表面增加一定数量的支撑环。筒体内沿机身方向，加热管以同心圆方式排成若干圈，加热管一端与汽室进行胀焊，另一端为自由端，受热时可自由膨胀，干燥所需热量主要由加热管提1-喂料机；2-进料密封；3-筒体；4-罩壳；5-固定端托挡轮；6-传动部分；供。蒸汽通过旋转接头、汽7-罩壳；8-自由端托轮；9-汽室及出料部分；10-旋转接头；11-吊架及防转架轴及汽室被分配到各加热管图1PTA干燥机结构简图中，对加热管间的物料进行设计寿命年201PTA干燥机主要技术参数筒体转速r/m

4、in3.271.1PTA干燥机的设计参数如表1。循环次数次3.36×10设备总质量M1kg380000表1PTA干燥机设计参数特性表物料质量M2kg74400筒体内径Dimmφ4200设计规范GB150.1～150.4-2011《压力容器》筒体长度mm25000部位设备整体筒体壁厚mm22工作压力MPaG壳程：常压；管程：0.7加强段筒体壁厚52设计压力MPaG壳程：±0.03；管程：1.05筒体倾斜度2.5/100工作温度℃壳程：160；管程：165设计温度℃壳程：200；管程：220作者简介：杨连红（1968—），男，辽宁葫芦岛人，1991年7

5、月SA240-304L（筒体、管板及加热管支材料沈阳工业大学金属材料系热加工专业毕业，学士学位，高级工程架）；42CrMoIII（滚圈）师。在中航黎明锦西化工机械（集团）有限责任公司设计研究院腐蚀裕量mm1.5任压力容器设计审核人，工艺责任师。石油和化工设备-6-论文广场2016年第19卷1.2PTA干燥机材料参数如表2。表2PTA干燥机材料参数表材料温度℃许用应力MPa弹性模量MPa泊松比μ3SA240-304L165134.9185×100.3342CrMoIII160230195×100.32计算原理及工况料的密度等效到罐体上，分析过程中罐体

6、的等效32.1PTA干燥机模型的建立密度为9.89E-6kg/mm。PTA干燥机设计时筒体和筒体上的开孔首先应2.2.2边界条件[1]满足GB150.1~150.4-2011《压力容器》的相关规(1)位移边界条件定。在应力分析过程中对模型进行适当简化，忽固定滚圈与托轮相接触的部位（30°位置）略筒体上各种开口的存在，既不影响整体计算结UX、UY、UZ向位移约束；自由滚圈与托轮相接果的准确性，又大大简化了计算工作量。由于PTA触的部位（30°位置）UX、UY向位移约束。[2]干燥机的筒体具有薄壳的几何特征。因此本分析(2)力学边界条件中的对于筒体、加

7、热管及汽室采用板壳Shell181单2重力加速度，G=9.81m/s，以惯性力的方式施元进行模拟，对于滚圈、滚圈垫板及大齿圈采用加；容器与物料接触的内表面所受的等效压力：三维实体单元Solid185单元进行模拟，壳单元与实P=0.025MPa。体单元之间采用mpc（MultipointConstraint多点约束方程）法进行绑定。以罐体轴线方向为Z轴，按2.2.3高周疲劳7照右手定则建立直角坐标系，建立PTA干燥机整体因PTA干燥机的循环次数为3.36×10次，属于空间立体模型，有限元网格模型见图2所示。高周疲劳，因此在PTA干燥机的疲劳寿命评定时

8、采[4]用JB4732-1995（2005年确认）图C-3（表C-2）曲线A。3有限元计算结果对PTA干燥机进行操作工况下