基于ANSYS的双管板换热器管板厚度设计探讨.pdf

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1、基于ANSYS的双管板换热器管板厚度设计探讨杨玉强，贺小华，杨建永(1．南京市锅炉压力容器检验研究院，江苏南京210002；2．南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京210009)摘要：由于双管板换热器管板结构的多样性，其管板厚度设计方法目前国内没有标准可依。针对某u型管及固定管壳式换热器双管板结构，根据SW6软件相应模块进行管板厚度近似计算，在此基础上采用ANSYS软件对管板结构进行热应力分析和优化设计，进一步讨论了聚液壳结构的影响。分析结果表明，双管板换热器管板厚度采用SW6软件近似计算是安全的，但结果过于保守

2、。有限元优化设计有效地降低了管板厚度，为双管板换热器管板设计提供了有效手段。关键词：双管板换热器；管板厚度；聚液壳；热应力；有限元优化设计中图分类号：TQo51．5；0241．82文献标识码：A文章编号：1001—4837(2010)10—0030—06doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2010．10．0O6DiscussiononThicknessDesignofTubesheetforDoubleTube——sheetHeatExchangerbyANSYSYANGYu—qiang，HEX

3、iao—hua，YANGJian—yong(1．NanjingBoiler&PressureVesselSupervisionandInspectionInstitute，Nanjing210002，China；2．Col—legeofMechanicalandPowerEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China)Abstract：Duetothediversityofthetubesheetconstructionfordoubletu

4、be—sheetheatexchangers，thereisnonationaldesignstandardfortubesheetdesign．TheapproximatecalculationoftubesheetbasedonSW6softwarewasmadeforU—tubeandfixedshellandtubeheatexchangers，andthethermalstressa-nalysisandoptimizationdesignoftubesheetweremadebyANSYSsof

5、wal'

6、e，furthermore，theeffectoftheliquidgatheringshellwasstudied．Theresultsshowthattheapproximatecalculationofthedesignthick-nessoftubesheetfordoubletube—sheetheatexchangersbySW6softwareissafe，buttheresultiscon—servative．Optimizationdesignbasedonfiniteelementanalysis

7、haseffectivelyreducedthedesignthick—nessoftube——sheetandprovidedaneffectivemeansforthedesignoftubesheetfordoubletube——sheetheatexchangers．Keywords：doubletube—sheetheatexchanger；thicknessoftubesheet；liquidgatheringshell；thermalstress；finiteelementoptimizationdes

8、ign符号说明：——排管圆直径，mnl￡—一双管板间距，lllmor——换热管材料的屈服限，MPa卜换热管挠度，mm——换热管材料的弹性模量，MPa·3O·第27卷第10期压力容器总第215期，，——换热管端面拉应力、壳程筒体端面拉热器的管板结构进行优化设计，为双管板换热器应力、换热管端面压应力，MPa管板设计方法提供依据。[]——管板材料许用应力强度，MPaA1，A2——管板1和管板2在优化设计中的厚度，mm1U型管双管板换热器SMAX1，5——管板1和管板2在优化设计中的应力强度，MPaU型管双管板换热器的设计参

9、数及主要的几，P——壳程和管程设计压力，MPa何尺寸见表1，2，结构见图1。，A——管板壳程侧和管板管程侧有效受压面积，2表1主要几何尺寸mmm项目数值D。，D——壳程简体外径和内径，m换热管外径l9d，di——换热管外径和内径，m换热管壁厚2．11，Ⅳl——壳程简体、管束内力，N换热管中心距25△z△f——壳程简体、管束的轴向变形量，m壳程筒