换热器不同工况下管板的应力分析与评定.pdf

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换热器不同工况下管板的应力分析与评定第卷第王琪镎沈妍哉穸许春林在现代工业生产制造中，存在着大量的热量转化过程，为提高能源利用率，研究高效安全的换热器是科技发展的必然结果。管壳式换热器具性强及清洗方便等特点，可用于高温高压工作环制冷等领域⋯。管壳式换热器中的管板将不同温度的工作介质分离，进而形成管程介质与壳程介质，并同时承受管程介质与壳程介质的压力。管板还具有支撑管束布置换热管的作用。管程、壳程介质压管板产生不同的影响，导致管板成为管壳式换热器中受力情况最为复杂的部件口Ｒ虼耍谕庋者对管板进行了广泛研究，并颁布了一系列设计标准。郝海波将标准计算得到的管板厚度进一步减小，并对减薄后的管板进行强度校核，在满足强度要求的情况下节约材料口Ｍ跽交缘仍诜治管板应力分布时，发现管板与其他部件连接处会出现较大应力，通过在其他部件与管板的连接处增加过渡圆角的方式，改善应力分布情况紧力，考虑应力分布的影响因素，对管板进行改进，将换热管连接处做倒角处理，减小管板厚度，从而达到安全与经济兼顾的效果。设计参数管壳式换热器原始设计参数见表根据相关标准计算得到：换热面积．换热器筒体直径⒑穸⒐馨搴穸、换热管根，设备法兰、螺栓等根据／∪∠嘤Φ谋曜脊娓瘛化工机械有结构简单、造价低、易选材、处理能力强、适应境，目前被广泛应用于石油、冶金、能源、动力及力和温度载荷有不同的组合，不同载荷的组合对笔者结合管板连接处的结构缺陷和螺栓预模型设计，謦≤嚣“、点，灰魂訇佟区域应力较小且分布均匀，在换热管连接处应力最大；温度载荷对管板应力分布影响很大，螺栓预紧力中图分类号基金项目：江苏省科技成果转化专项资金项目徽偶腋凼胁а性ぱ凶式鹣钅俊作者简介：王琪淌冢邮轮悄苌杓朴肼躺圃旒际醯难芯俊通讯作者：孙正硕，硕士研究生，从事机械结构设计、难芯浚瑉．摘要使用治龉馨逶诠芸鞘交蝗绕种工况下压力载荷对应力分布的影响规律，并对比分析了温度载荷对管板应力分布的影响程度。结果表明：存在温度载荷的工况中，管板非布管也会对应力分布产生影响。针对分析结果，将管板厚度由减小至螅馨逵ασ谰陕惆全要求。关键词管壳式换热器管板应力分析与评定有限元改进文献标识码文章编号．江苏科技大学机械工程学院；偶腋凼薪瞎沽θ萜饔邢薰参数管程壳程工作介质煤油水工作压力／工作温度／处理能力／·换热管规格／布管方式正切受压元件材料板件芗西嘉。／一
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菇Ｐ徒錾婕暗缴璞阜ɡ肌⒐馨濉⒒蝗裙堋⒖且认为两者为一个整体，不考虑接触问题；Ｓ筛霉降玫降目翘型建立选取壳体外伸长度为，换热管外伸计。因管板两表面距工作介质进出口很近且保留力为肪澄露壬瓒ㄎ妗⒀沽ξ加法向位移为奈弈Σ猎际鴐换热器在工作过程中共有止た鲂问剑而为了分析压力载荷和温度载荷共同对换热器对比。通过对工况、、碌墓馨褰蟹析，找出应力分布规律和危险位置，对管板存在工况馨逵αΨ治载荷会同时作用在管板上。图9馨逦露确布云图，可以看出在管板非布管区域壳程侧，存其余区域温度基本为管程介质温度。分析该结化工机碱正‘模型简化针对换热器管板的应力分布情况，对模型做以下简化：体和螺栓；蝗裙苡牍馨宀捎谜秃覆⒂玫牧臃绞剑蝗裙苁导市枭斐龉馨逋，简化为换热管与管板表面平齐；蝗绕魑6猿颇Ｐ停谎∪∑／Ｐ徒行分析旧‘。根据圣维南原理，允许忽略边缘区域对主要模型的影响，仅在管板壳程侧保留部分长度的壳体与换热管。边缘效应影响的外