高压加氢反应器结构强度分析.pdf

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1、第42卷第10期当代化工VO]．42．N0．102013年10月ContemporaryChemicalIndustryOctober，2013高压加氢反应器结构强度分析陈庆，王茂廷，马文涛，石崇夫，李伟(1．辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺113001；2．中国石油工程建设公司华东设计分公司，山东青岛266000；3．辽河油田油气集输公司，辽宁盘锦124000)摘要：使用ANSYS软件对加氢反应器下封头部分进行了整体有限元分析，对出料口法兰在设计压力下受到的管口载荷应力分布和变形，以及在水压试

2、压下结构的整体应力分布进行了分析。按照JB4732—95《钢制压力容器一分析设计标准》对危险截面进行应力强度评定。分析结果发现，各个危险区域都符合强度要求，法兰处还有一定裕量，可以进行进一步的优化。关键词：有限单元法；强度分析；应力评定中图分类号：TQ015文献标识码：A文章编号：1671-0460(2013)10—1395—03StructuralStrengthAnalysisofHigh-pressureHydrOgenatiOnReactorsCHENQing，WANGMao—ting，MAW

3、en—tao，SHIChong-fu，LIWei(1．SchoolofMechanicalEngineering，LiaoningShihuaUniversity，LiaoningFushun113001，China2．ChinaPetroleumEngineeringConstructionCorporationEastChinaDesignBranch，ShandongQingdao26600，China3．LiaoheOilfieldOilandGasGatheringandTransporta

4、tionCompany，LiaoningPanjin124000，China)Abstract：FiniteelementanalysisofoveralllowerheaderofhydrogenationreactorwascarriedoutbyusingANSYSsoftware．Atmaterialoutlet．thestressdistributionanddeformationoftheflangeaffectedbythenozzle1oadunderthedesignpressure

5、wereanalyzedaswellasitsoverallstressdistributioninwaterpressuretest．ThestressintensityassessmentofdangeroussectionwascarriedoutbasedonJB4732—95steelpressurevessel—analysisanddesignstandards．Theanalysisresultsshowthatvarioushazardousareascanmeetthestreng

6、threquirements．thereiSacertainmarginattheflange，itCanbefurtheroptimizedKeywords：Finiteelementmethod；Strengthanalysis；Stressevaluation加氢反应器在炼油、化工行业中有广泛的应用，移分量随坐标变化的分布规律，这种函数称为位移在炼油工业中，高压高温加氢精制技术已经超过半函数。根据选定的位移模式，用节点位移表示单位个世纪的历史。该类设备承受压力高结构特殊，受内认一点的位移，其矩阵

7、表达形式口，为：力复杂，造价昂贵。使用常规设计方法往往存在材{f}=[Ⅳ}料的浪费，安定性不足等问题。使用分析设计的方式中：{厂}一单元内任一点的位移矩阵法可以降低材料的安全系数，采用较高的许用应力，{1单元节点位移阵列并能够对结构做出详细的应力分析。本文以某化工{Ⅳ}一形函数矩阵根据所有相邻单元在公共节点上的位移相同和厂加氢反应装置为例，对加氢反应器物料出口、卸料口、下封头部位采用有限元软件ANSYS对该设备每个节点力与节点载荷保持平衡的原则，形成总的进行有限元分析“’。刚度方程：[]{}=}．——

8、^—^r，n—l伺I垠兀式中{R}为总的刚度矩阵。有限元法是适应于电子计算机的使用而发展起来的数值计算方法，有限元认为：整体结构可以看2高压加氢反应器模型作由有限个力学小单元互相连接而组成的集合，得2．1结构模型到每个单元的解，组合起来就能得到整体结构的解。加氢反应器的下封头简图如图1所示，主要有在分析求解时，必须对单元位移的分布做出一定的下封头，出料口，卸料口，法兰接管都组成。简体假设，即选择一个简单的函数来近似的表达单元位内径3200mm，设计压力1