固定管板式换热器有限元分析及应力评定

利用有限元分析软件ANSYS,对某固定管板式换热器在机械载荷和温度载荷共同作用下的应力强度进行分析,并对其危险截面作应力评定和强度校核。指出换热器应力分析应包括不同危险工况,并对不同危险部位进行分析与评定,这样才能保证其安全可靠地运行。     

换热器设计中膨胀节的设置条件与最大单波补偿量计算

目前,在工艺过程热量传递中应用最为广泛的是管壳式换热器。当换热器中的管、壳程物料温差较大时,因管束与壳体热膨胀量的差异,管束与壳体间在轴向会产生温差应力。温差应力与工作压力所产生的轴向应力叠加后,若应力超过壳体或换热管的许用应力,将导致管束或壳体失效。为此,一般在固定管板式换热器的壳体中间设置膨胀节用来缓冲变形差异,以降低壳体和换热管的轴向应力。设置膨胀节的固定管板式换热器,除应按带有膨胀节的固定管板式换热器对各元件     

列管式反应器管板的应力计算

水冷甲醇反应器是煤化工中的重要设备,此设备的结构为列管式反应器,其上下管板结构的特点类似于固定管板式换热器,即管板与管壳程筒体均焊接的NEN型固定管板换热器.随着装置大型化的发展,此类设备使用单纯的理论解析公式无法得到准确的结果.以某台大直径水冷甲醇反应器为例,对其进行应力分析计算,以得到在不同工况下管板的强度、换热管的强度与稳定性,并对其进行评定.计算过程及结果对于设备大型化所带来的计算方法不足和计算精度不足的问题,给出了工程指导.     

固定管板式换热器强度分析与评定

以某固定管板式换热器为研究对象,通过对其几何模型进行简化,建立可用于ANSYS求解的网格化模型,进行结构及热结构耦合两种工况下的应力分析,并对其进行了应力校核,为固定管板式换热器设计提供参考和依据。     

有关规范对固定管板式换热器设计中管子、壳体应力规定的分析

本文在前二文的基础上分析了TEMA、ASMEⅧ—1、CODAP、GB151—89、JB4732—95等规范对固定管板式换热器设计中管子和壳体应力的计算公式,再次指出的危险工况下管子和壳体应力在固定管板式换热器设计中的重要意义。     

固定管板式换热器应力分析和疲劳分析

介绍了某固定管板式换热器压力温度循环条件,建立热分析和结构分析的有限元模型,计算得出管板的温度场和应力场,进行应力分析和疲劳分析。     

固定管板式换热器的预应力技术

本文在全面分析固定管板式换热器的受力特点后指出,通过改变传统的换热器制造工艺,严格控制壳体环向焊缝的纵向收缩量,即可在“壳体-管板-管子”这一超静定体系中,建立起一个相当于壳体受拉而管子受压的预应力系统,这种预应力的固定管板式换热器,可以在四种经常应用的工程工况下得到安全可靠的应用。如果在制造中对固定管板式换热器施以预应力的技术后,可在一些特定的场合下,明显地降低管板的应力水平。而对一些必需设置膨胀节的场合,采用预应力技木后,可以不必设置膨胀节,并降低管板的应力水平,从而可以提高换热器的疲劳寿命,减薄管板厚度。 本文以我国钢制管壳式换热器为实例,提出上述旨在降低管板应力水平的预应力技术的设计理论与制造工艺。     

有关规范对固定管板式换热器设计中管子,壳体应力规定的分析

本文在前二文的的基础上分析了ＴＥＭＡ,ＡＳＭＥⅧ－１,ＣＯＤＡＰ,ＧＢ１５１－８９,ＪＢ４７３２－９５等规范对固定管板式换热器设计中管子和壳体应力的计算公式,再次指出的危险工况下管子和壳体应力在固定管板式换热器设计中的重要意义。     

波形膨胀节对固定管板式换热器管板应力的影响

分析了波形膨胀节对固定管板式换热器管板应力的影响。计算了固定管板式换热器的轴向温差应力 ,说明设置膨胀节的必要性和合理性。提出了设置膨胀节需注意的一些问题。     

流体流程对固定管板换热器强度设计的影响

本文通过理论分析讨论了在管壳程材料给定情况下流过换热器的冷热两种流体的流程选择对不带膨胀节的固定管板式换热器强度的影响,并用实例证明了结论。最后提出了在对不带膨胀节的固定管板式换热器强度设计时,关于冷热两种流体的流程与管／壳程材料匹配的几点原则。     

固定管板式换热器管板与换热管的可靠性分析

主要利用ANSYS有限元软件对固定管板式换热器管板与换热管进行应力分析,获得了该结构的应力强度分布图,可知该结构的最大应力强度发生在筒体与管板的连接处,最大应力强度为160.133 MPa。然后在应力分析的基础上,利用ANSYS有限元软件中的蒙特卡罗法对该结构进行可靠性分析,经过分析获得了其在置信度为95%且初值极限状态Z〈0（Z=σs-σmax）,其中σs为材料的屈服强度,σmax为容器在使用过程中出现的最大应力）的情形下的概率平均值为3.264 8%,即说明容器的可靠度为96.735 2%,并绘制了Z在置信度为95%的情形下的分布图和输出结果参数的灵敏度图,通过此次分析证明了该固定管板式换热器管板与换热管结构是安全可靠的。     

复杂载荷作用下管壳式换热器管板的应力和疲劳分析

以某项目中承受压力及温度双循环载荷的换热器为例,应用有限元分析技术,对管壳式换热器管板在交变的压力和温度载荷共同作用下进行应力及疲劳分析。根据其应力分布特点,分析交变的压力与温度载荷对管板产生的影响。     

固定管板式换热器耦合场有限元分析

对一固定管板式换热器采用APDL语言三维整体建模,通过ANSYS有限元法模拟稳态温度场与热应力场,并结合压力载荷分析了在耦合场作用下管板和管板周边结构的应力分布以及换热管拉脱力的大小,最后进行了强度校核,得到几种路径上的应力变化规律。     

换热器管板热应力与机械应力耦合场分析

利用有限元分析软件ANSYS对某固定管板换热器在机械载荷和温度载荷共同作用下的应力强度进行分析,并对危险截面做应力评定和强度校核,找出最危险工况。     

固定管板式换热器管板的有限元分析

应用ANSYS软件对固定管板式换热器管板进行应力分析,得到管程压力,壳程压力和热载荷三个不同工况组合下管板的应力,并根据JB4732-95《钢制压力容器-分析设计标准》对危险截面进行应力强度评定。分析结果表明,管板的强度满足要求,此文的研究方法为同类型换热器安全评估提供了参考。     

基于ANSYS换热器非标管板应力评定

为了换热器在运行过程中,管板结构安全。利用ANSYS有限元分析软件,对换热器非标管板在机械载荷和温度载荷共同作用下的应力强度进行了分析,并对其危险截面做了应力评定和强度校核。在对非标管板在不同工作环境、不同危险部位分析与评定合格后,设备才能安全可靠地运行。     

在不带膨胀节的固定管板式换热器强度设计中壳程圆筒材料与换热管材料的匹配

本文通过对不带膨胀节的固定管板式换热器管板强度的理论分析和实例计算,说明了壳程圆筒和换热管的材料性质对换热管轴向应力的影响,并根据此提出了在对不带膨胀节的固定管板式换热器进行强度设计时关于壳程圆筒与换热管材料匹配的几点建议。     

管壳式换热器管板分程隔板槽面积的计算与探讨

根据作者的设计经验,总结了多管程的管壳式换热器换热管在四种不同的排列方式下管板的分程隔板槽面积的计算方法。同时以固定管板式换热器为例,应用过程设备设计计算软件SW6-2011对管板的厚度进行了计算,并分析了隔板槽面积大小对管板厚度的影响。     

化工生产中固定管板式换热器的定期全面检验

换热器是化工、石油和石油化学工业中广泛应用的通用工艺设备。在现代石油冶炼厂中,换热器约占全部工艺设备投资的40％左右。固定管板式换热器是管壳式换热器的一种结构形式,它结构简单、紧凑、每根管子都能单独更换和清洗。在同样的壳体直径内,布管最多,两板管由管子互相支撵,因此在各种管壳式换热器中其管板最薄。除u形管式外,它是管壳式换热器中造价最低的一种。固定管板式换热器适用于壳程介质清洁,不易结垢,管程需要清洗以及温差不大或温差虽大但壳程压力不高的场合。     

流体流程对固定管板换热器强度设计的影响

本文通过理论分析讨论了在管壳程材料给定情况下流过换热器的冷热两种流体的充程选择不带膨胀节的固定管板式换热器强度的影响，并用实例证明了结论。