基于ABAQUS的热交换器管板热-机耦合场分析.pdf

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1、第44卷第3期石油化工设备Vol_44NO．32015年5月PETRO—CHEMICALEQUIPMENTMav2015文章编号：1000—7466(2015)03—0021—04基于ABAQUS的热交换器管板热一机耦合场分析高助威，宋健斐张志莲(1．中国石油大学(北京)化学工程学院，北京102249；2．北京石油化工学院机械工程学院，北京102617)摘要：以某石化公司1台U形管式热交换器为评估对象，利用UG软件建立三维模型，采用HYPERMESH软件划分网格、ABAQUS软件编制适合于U形管式热交换器分析的程序，通过数值模拟的方法对其管板进行

2、热机耦合场分析，得到了压力载荷、温度载荷及其同时作用下热交换器管板应力强度分布云图及计算数据。对结果进行了分析，可为其他形式热交换器的安全评估提供理论参考。关键词：热交换器；管板；应力；热机耦合分析；数值模拟中图分类号：TQ051．5；TE965文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—7466．2015．03．005Thermal-mechanicalCouplingFieldAnalysisbyABAQUSforHeatExchangerTubePlateGAOZhu-wei。SONGJian—fei，ZHANGZhi-l

3、ian(1．CollegeofChemicalEngineering，ChinaUniversityofPetroleum(Beijing)，Beijing102249，China；2．CollegeofMechanicalEngineering，BeijingInstituteofPetrochemicalIndustry，Beiing102617，China)Abstract：TakingaUtypetubeheatexchangerofapetrochemicalcorporationastheappraisalobject．theUGso

4、ftwarewasusedtoestablishthethree—dimensionalgeometricalmodel，HY—PERMESHsoftwaretodividethemeshandthenABAQUSsoftwaretodeveloptheanalysispro—ceduresforsimulatingthethermal—mechanicalcoupledfield．TheMisesstresscontourandcalcu—latingdatawereobtainedundertheactionofthepressureload

5、，temperatureloadandthecombinedactionofthem．Theresearchresultscanprovidetheoreticalreferenceandsafetyassessmentforothertypesofheatexchangers．Keywords：heatexchanger；tubeplate；stress；thermalmechanicalcouplinganalysis；numeri—calsiml】lationU形管式热交换器在石油化工行业应用较为种应力将与流体压应力叠加。尤其在大温差作用广

6、泛，热交换器的设计大多采用常规设计，将容器承下，温差应力较大，会造成热交换器不同部位不同形受的最大载荷按一次施加的静载荷处理，不考虑热式的失效。应力。但实际u形管式热交换器管内流体与壳文中运用有限元分析软件ABAQUS对某石化内流体存在温差，导致热交换器中存在温差应力，这公司的1台管板延长部分兼做法兰的U形管管壳收稿日期：2014—11—28作者简介：高助威(1994一)，男，河南商丘人，硕士研究生，研究方向为化工过程机械。·24·石油化工设备2O15年第44卷学工业出版社，2010．larTubePlateHeatExchanger[D]．Be

7、ijing：BeijingU(ZHENGJin-yang，D0NGQi—wu，SANGZhifu．niversityofChemical，2007．)ProcessEquipmentDesign[M]．Beijing：ChemicalIn—[11]关志超．自紧密封u型管式换热器的有限元分析[D]．dustryPress，2010．)大庆：东北石油大学，2011．[3]赵杰，李峰，刘谋军．基于ANSYS的固定管板式换热器(GUANZhi—Chao．TheFiniteElementAnalysisofU热结构耦合场分析I-j]．新技术新工艺，2012

8、(7)：37—40．TubeHeatExchangerbyTightSeal[D]．Daqing：(ZHAOJie，IIFeng，LIU