某型号换热器前法兰应力分析及评定.pdf

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1、第44卷第3期当代化工Vo1．44．No．32015年3月ContemporaryChemicalIndustryMarch，20I5某型号换热器前法兰应力分析及评定叶萌，郑小涛，喻九阳，林纬，郑鹏，刘昊(武汉工程大学机电工程学院，湖北武汉430205)摘要：主要针对某型号换热器前法兰的应力进行了分析，利用有限元软件分析了该型号换热器前法兰的温度场以及在热机耦合载荷下的应力场。根据ASME规范和相关判据对前法兰关键部位进行了应力分析及安全评定。计算结果表明，该前法兰最大的应力强度值为209．76MPa小于安全强度值，故该设计在安全范围之内，符合规范要求，同时为前法兰的工程设计提供了理论基

2、础。关键词：换热器；前法兰；有限元；应力分析；强度评定中图分类号：TQ051文献标识码：A文章编号：1671—0460(2015)03—0595—03StressAnalysisandStrengthCheckofFrontFlangeinaShellandTubeHeatExchangerYEMeng，ZHENGXiao—tao，YUJiu-yang，LINWei，ZHENGPeng，LIUHao(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，WuhanInstituteofTechnology,HubeiWuhan430205，China)Ab

3、stract：Stressanalysisonafrontflangeofshelltypeheatexchangerwascarriedout，thetemperaturefieldofthefrontflangeunderthesteadystateconditionandthestressfieldofthefrontflangeundercombinationactionoftemperatureIoadandpressureloadwereanalyzedandcalculatedbyfiniteelementmethod．AccordingtoASMECode．stressa

4、nalysisandsafetyassessmentoftheimportantpartsofthefrontflangewerecarriedout．TheresultshowsthatthemaximumstressintensityvalueofthefrontflangeiS209MPa．itissmallerthanthesecurestressintensityvalueandmeettherequirementsofthespecification．Thearticlealsoprovidesareliablebasisforengineeringdesignandsafe

5、t7assessmentofthefrontflange．Keywords：Heatexchanger；Frontflange；Finiteelement：Stressanalysis；Strengthcheck换热器广泛应用于能源、石化、制冷空调、建之一建模，同时对整体进行网格划分。本文有限元筑、冶金、食品加工、航空及其他一些行业领域中结构分析采用SOLID95单元(对应热分析单元为并在其中占有相当大的投资比例。随着现代化的SOLID90)，SOLID95是三维八节点实体单元，该单生产节奏，高效的生产率符合当今社会的要求，那元既能保证精度又能允许使用不规则的形状。具体么这对换热器的设计

6、来说存在资本投入的问题。近结构模型和材料物理参数如表1，图1所示。年来，许多工程都运用ANSYS有限元软件对结构进表1材料物理参数Table1Materialphysicaldata行模拟分析，因其能够较准确的反应结构在实际中材料SA一266MGr．2的受力情况，使得工程设计更加科学合理，节约大弹性模量／GPa198量资源。本文运用有限元方法对某型号换热器的前泊松比0．3法兰进行了应力分析及评定，以期望能够为工程设线膨胀系数／(m-m-1．K)1．3e一计提供更加科学的分析方式。导热系数／(w·m～·K-)48空气对流系数／(w·m-2．K)l31结构模拟许用应力／MPa1461．1结构

7、模型及参数本文主要研究内容是对某型号换热器前法兰所受的应力进行分析，但是在换热器中，前法兰是与壳体连接在一起的，为了能够体现壳体对前法兰的支撑作用，故建模时将壳体与法兰同时建模，进而对其进行整体分析。在ANSYS建立的模型中，考虑图1结构网格模型到结构的对称性，为节约计算机的资源，使用二分Fig．1Structureandmeshmodel收稿日期：2014一O7—16作者简介：叶萌(1990-)，男，湖北蕲春人，硕士在读，研究方向