大型板式回转粉体干燥机汽室热-结构耦合有限元分析.pdf

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1、第45卷第1期石油化工设备Vo1．45No．12016年1月PETRO—CHEMICAIEQUIPMENTJan．2O16文章编号：1000—7466(2016)01—003406大型板式回转粉体干燥机汽室热一结构耦合有限元分析李良建，凌祥(南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京211816)摘要：在给定流体温度和对流传热膜系数的条件下，基于顺序耦合有限元法对大型板式回转粉体干燥机汽室热一结构耦合应力场进行了三维有限元分析，结果发现在拉杆与内外端板连接处周围出现了应力集中，是影响汽室强度的危险区域。当拉杆直径不断增大时，汽室最大热应力随之增大并最

2、终趋于平稳，出现的位置也有所变化。综合考虑应力大小和均匀性，分析得到拉杆直径最优值为42mm，此时汽室最大热应力值为239MPa，满足分析设计准则。关键词：干燥机；汽室；热应力；有限元分析；数值模拟中图分类号：TQ05o．2；TE969文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—7466．2016．01．007ThermalStructuralCoupledFiniteElementAnalysisofSteamChamberofLargePlateRotaryPowderDryerLILiang~ian，LINGXiang(Co

3、llegeofMachineryandPowerEngineering，NanjingTech．University，Nanjing211816，China)Abstract：Underthegiventemperatureandconvectiveheattransferfilmcoefficient，thestruc—turecoupledstressfieldoflargerotarytypepowderdryersteamchestwassimulatedwithsequen—tiallycoupledfiniteelementmethod

4、，theresultsshowthatthestressconcentrationWasoccurredintheconnectionsofthepullrodandtheouterandinsideendplate．affectedthestrengthofthesteamchest．Whenthepullroddiameterincreased，themaximumtherma1stressofsteamcham—berincreasedthentendedtobestable，thepositionofthedangerzonealsoW3S

5、changed．Consid—eringthestresssizeanduniformity，theoptimalvalueofthepullroddiameterwas42mm，andthemaximumtherma1stressofsteamchestwas239MPa，meetingthedesigncriterionofanalysis．Keywords：dryer；steamchest；thermalstress；finiteelementanalysis；numericalsimu1ation板式回转粉体干燥机的核心部件是板式换热单蒋永

6、中等人对内压下蒸汽列管干燥机汽室进行元，它沿着回转简体周向均匀排布，其中一端与蒸汽了有限元分析与强度评定，发现在堵管与外端板连室相连。在汽室中高温蒸汽均匀分布到各个板式换接处、换热管与内端板连接处和拉杆与内外端板的热单元内，与回转筒内的物料呈逆向间接换热叭。连接处存在结构不连续引起局部应力集中，指出汽由于汽室端板开孔面积较大且整个汽室处于复杂多室壁厚可以适当减薄]。文献[3～5]考虑到开孔对变的热载荷下工作，如何保证汽室高效稳定地运行端板的削弱作用，提出了均匀化方法处理有效弹性已经成为干燥机的一个关键技术问题。常数和将开孔区域折算为开孔削弱并被换热

7、单元支收稿日期：2015—08—21作者简介：李良建(1984一)，男，江西南昌人，在读硕士，从事过程装备先进制造技术研究。第1期李良建，等：大型板式回转粉体干燥机汽室热结构耦合有限元分析承的横观各项同性均质等效板，但仅局限于弹性平面状态。JB47321995(2005确认)《钢制压力容器——分析设计标准》将管板视为各向同性的轴对称结构，认为在材料弹性范围内，可以在弹性模量和热膨胀系数是不变的情况下计算热应力_6]。ASME规范根据Gardener的分析，认为只在管板表面存在显著热应力，其他部分热应力可以忽略]。Ukadg—aonker等人基于各种

8、分析管板应力和变形的方法，指出未来的研究以分析法、数值法和实验方法为主¨8]。张鹏程、李奋昆等人考虑焊接残余热应力的影响，