柔性薄管板换热器的结构分析与优化

运用ANSYS对采用柔性薄管板的换热器建立了热分析与结构分析的有限元模型,分析了柔性薄管板的温度场及应力场,得出了管板上的应力分布及最大应力发生部位。根据应力分析结果对影响管板应力的主要结构参数如管板厚度、换热管中心距、不布管区宽度、管板与壳体连接处的转角结构和转角半径进行了分析优化,得到了较合理的设计结果。     

大直径挠性薄管板合成反应器的有限元分析

采用GB 150、SH/T 3158、西德AD以及GB/T 151标准中的方法对大直径挠性薄管板进行了计算,确定了管板的初始名义厚度。基于ANSYS软件中的APDL语言建立了不同管板厚度的热分析与结构分析的有限元模型,分别对其在6种不同工况下的应力进行了热-结构耦合分析,采用JB 4732,GB/T 151标准分别对结构应力与换热管稳定性和拉脱力进行了强度评定,同时也分析了管板的位移量,最终确定了管板合适的名义厚度。计算结果表明,管板边缘区应力值较大,从边缘到布管区中心呈波动衰减趋势;管板过渡段起着协调管束与管板的变形作用,该区域的弯曲应力值较大。模拟结果可为该类挠性薄管板的设计提供一定参考依据。     

波节管与光管对薄管板换热器管板影响的比较

利用ANSYS有限元分析软件,建立了薄管板波节管式换热器和普通光管薄管板换热器的三维模型,对其在正常运行工况时的管板进行应力和应变的分析比较,得到两种换热器的位移曲线图和Mise应力曲线图,对仅受壳程压力与仅受管程压力时,换热管对管板应力分布的影响进行分析比较。结果表明波节管可以缓解管板的变形及应力,同时,薄管板波节管式换热器管板厚度计算方法可用普通光管换热器的管板计算方法替代,为此类换热器管板厚度设计计算方法提供了依据。     

基于ANSYS的挠性薄管板设计方法与结构尺寸研究

结合具体算例,采用各国挠性薄管板设计方法进行设计,对比其计算结果,指出各设计方法优缺点。运用有限元Ansys软件进行分析,探讨影响挠性薄管板应力分布特征的主要参数,如挠性薄管板厚度、换热管中心距以及过渡圆角半径,最终得出合理的结构尺寸。     

整体翅片叉排热管散热器的传热特性研究

针对三维坐标系下,整体翅片叉排热管散热器的流动和传热特性进行数值模拟研究.分析了四个主要影响因素:翅片间距、翅片厚度、排间距和管排布对努塞尔数、流动摩擦因数和热阻的影响.管排布分别为4-3叉排和3-2叉排,翅片间距分别为6mm、7mm和8mm,翅片厚度分别为0.8mm、1mm和1.2mm,排间距分别为20mm、24mm和28mm.计算结果表明:随着翅片厚度的增加,摩擦因数减小,换热能力增强,热阻有所上升;随着翅片间距的增大,摩擦因数增大,换热能力提高,而热阻基本为增加趋势;当热管排列方式从4-3叉排变为3-2叉排后,摩擦因数增加,但Re较大时,摩擦因数趋于相同,换热能力明显下降,但热阻呈下降趋势.     

内压下固定管板管接头结构对管板作用的模拟分析

为研究固定管板管接头结构对管板支撑作用,并考察对接头结构进行简化数值模拟所带来的误差。采用有限元方法建立了不同管接头结构的数值分析模型,得到了管板的中心挠度及应力,并与将换热管与管板连为一体的简化模型计算结果进行了比较。同时,还分析了胀接连接时换热管的相对胀接长度以及焊接连接时管子与管板孔间隙大小对管板强度和刚度的影响。结果表明,管接头结构对管板中心挠度及应力有明显影响;在胀接接头未松脱的前提下,胀接结构的管板刚度和强度要好于焊接结构的管板;与实际接头模拟结果相比,简化模型模拟结果偏于不保守;胀接长度越大,管子对管板的支撑作用越大,结果越接近于简化模型模拟结果。对于焊接接头,换热管与管板管孔间隙在0.05～0.25 mm范围内变化,对管板强度和刚度的影响可以忽略不计。     

管壳式换热器管束的约束条件对振动固有频率的影响

本文采用有限元方法,分析了管壳式换热器的换热管及管束的约束对其振动固有频率的影响。通过对比分析不同管板厚度下,单个换热管前三阶固有频率的变化特性,发现换热管的固有频率随着管板厚度的增加逐渐增加。分析了GB151-1999中给出的管束的振动特性,发现管束的固有频率在解析解频率附近范围内存在较多频率。因此,在计算换热管束振动特性时,为了获得较为精确的结果,采用有限元方法计算是有必要的。     

获取固定管板换热器管板一次弯曲应力的一种方法及其应用

利用载荷分解施加,提出一种构建固定管板换热器管板一次结构、获取一次弯曲应力的方法,一次结构中可保留简体对管板转动的有利多余约束.以一台甲醇合成塔为例,结合非一次结构法设计存在的问题,利用所提出的方法进行了有限元设计计算.计算表明,该方法给出的许用载荷与极限载荷分析法给出的许用载荷相当,方法可行.值得注意的是,如果应力评定线位于管板的换热管管孔,应充分考虑换热管与管板孔共节点简化对计算结果的影响,一般可乘以一个合适的应力强度增大系数.     

新型水-汽板式换热器的冷凝除湿性能研究

冷凝除湿在废水处理和石油化工等行业中应用较多,板式换热器因具有结构紧凑、单位体积内换热面积大、传热系数高等优点,逐渐在冷凝除湿环节得到应用。但由于板式换热器中流体流动和相变的复杂性,对其研究、计算和分析比较困难。利用试验和CFD数值模拟方法,研究了新型水-汽换热器不同结构参数的换热板对冷凝除湿性能的影响。结果表明,随着换热板波纹倾角的增大,流体边界层分离越来越明显,湿空气含湿量减小;随着换热板波纹高度的增大,流动死区减少,流体分布越来越均匀,冷凝除湿效果增强;随着换热板波纹间距的增大,换热板换热面积减小,扰流程度大大降低,湿空气冷凝除湿效果变差,但压降有效降低。     

管板应力精细化分析统一理论简介

基于Ambartsumyan横观各向同性厚板理论,介绍了管板应力精细化分析的统一理论。与其他简化理论不同,精细化统一理论讨论更为一般的情形,即:考虑管板厚度方向与管板面内(横观)弹性常数的差异;考虑管板剪切应力的影响;考虑两管板材料、厚度、直径及周边约束条件不同的情况;考虑管程、壳程压力降(含流体重力)及换热管和壳体自重的影响。数值计算对比分析表明,对薄管板及厚管板的应力分布精细化统一理论预测结果与有限元分析结果符合得非常好,而ASME规范设计结果是不准确或错误的。     

基于ANSYS的固定管板式换热器的热应力分析及评定

应用ANSYS有限元分析软件对固定管板式换热器进行热应力分析及评定。由应力强度云图可知最大应力强度发生在管板锻件的管程侧过渡圆角处。设定3条应力评定路径,进行线性化处理,在内压与热载荷作用下,对各路径上的一次加二次应力进行评定,得到应力评定结果。     

悬臂式柔性支撑柱面气膜密封力学性能研究

基于三维SolidWorks软件建立柱面气膜悬臂式柔性支撑结构模型,分析柔性支撑结构对柱面气膜密封结构稳定性的影响;采用单向流固耦合的仿真方法,研究悬臂支撑板厚度、支撑结构材料、悬臂支撑数量,以及气膜操作参数转速和压差,对悬臂式柔性支撑结构和浮环的最大变形、最大应力应变有影响。结果表明：随悬臂支撑板厚度增大,平均变形量和平均等效应力减小;随悬臂支撑板数量增加,最大变形量逐渐减小,最大等效应力先增大后减小;研究的铝合金、铍青铜、不锈钢及钛合金4种悬臂支撑板中,不锈钢材料悬臂支撑板的最大变形量最小,承受的最大等效应力最大;随着转速和压差的增加,悬臂支撑板最大变形量以及最大等效应力均逐渐增加。在研究范围内,柔性支撑结构可以减小浮环的变形量,浮环变形量小于最小气膜厚度,保证了密封结构稳定运行。     

非对称换热器热应力分析

针对非轴对称布管且两侧管板厚度不同的固定管板式换热器,采用ANSYS建立三维有限元模型,通过对结构的热固耦合分析,得到了结构在稳态传热条件下的热应力分布。计算结果表明,结构的热应力具有明显的非轴对称分布特性,任意一侧管板厚度的改变均会改变另一侧管板的热应力分布。     

螺旋槽狭缝节流动静压气体止推轴承静态特性

为优化动静压气体止推轴承的承载特性,设计一种具有螺旋槽和狭缝节流器结构的动静压气体止推轴承,采用Fluent对轴承静态特性进行仿真分析,通过改变主轴转速、供气压力,研究气膜厚度、螺旋槽宽度、狭缝厚度等参数对轴承静态特性的影响。结果表明:相对狭缝节流止推轴承,增加螺旋槽结构可以提升轴承的动压效应增强,从而提升轴承的承载力和刚度;相同条件下,气膜厚度越大,轴承的承载力和刚度越小;主轴转速和供气压力增加,承载力和刚度均提升明显;螺旋槽宽度增加,轴承的承载力和刚度先增大后减小;狭缝厚度增大,轴承的承载力先增大后不变,刚度先增加后减小;狭缝深度提升,轴承的承载力减小,刚度先增大后减小。     

扭曲管换热器管板的有限元分析

采用有限元分析软件ANSYS,对扭曲管换热器的管板在三种工况下的应力进行计算,分析了扭曲管轴向刚度削弱系数对管板应力强度及扭曲管轴向应力的影响。结果表明,扭曲管的轴向变形补偿能力优于普通直管,可以降低在温差载荷作用下管板中的应力,但会提高压力作用下的管板应力。在压力载荷作用下,扭曲管上的平均应力大小与普通直管差别不大,但扭曲管的轴向应力在管子横截面上的分布不均匀,局部的轴向应力远远高于平均应力水平,因此扭曲管抗疲劳和应力腐蚀开裂的能力不如直管。不同厚度的管板受扭曲管管束轴向刚度的影响不同,当管板厚度较小时,扭曲管管束轴向刚度的影响较大。     

抽水蓄能机组推力头的强度与寿命分析

在抽水蓄能机组运行过程中推力头承受着交变应力,容易出现疲劳磨损从而影响机组正常运行。以江西洪屏抽水蓄能电站的推力头模型为研究对象,基于流固耦合理论并运用CFD技术,分析机组转速、油膜厚度对油膜压力分布的影响,研究推力头在不同转速和不同油膜厚度下的应变和疲劳寿命。结果表明:随着机组转速的升高,油膜压力也随之升高;随着油膜厚度的增加,油膜压力先增加后减小;推力头形变量随着转速的升高不断增加,然而形变量相比较推力头的尺寸仍属于小变形范围;在转速一定和不同油膜厚度下,推力头的最大形变均大于油膜厚度进而影响了油膜的均匀分布;推力头的应力循环次数随着转速升高,在应力集中处不断降低;随着油膜厚度的增加,应力循环次数先减小后增加。因此,为延长推力头寿命,应考虑对推力头应力集中处进行表面强化或改善其结构,同时为保证机组安全稳定运行,油膜厚度和推力头最大形变应尽量接近。     

不同模具组合对0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控弯曲成形质量的影响

采用有限元法研究了不同模具组合下0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控弯曲应力应变分布、壁厚变化和截面畸变规律。研究结果表明：在弯曲模、夹块和压块组成的基本模块的基础上,添加防皱块会导致等效应力、切向拉应力和切向拉应变增加,而切向压应力、等效应变和切向压应变减小;添加芯棒会导致切向应力和等效应变减小,而等效应力和切向应变增大;同时添加防皱块和芯棒则会导致等效应力、切向应力和切向应变增大,而等效应变减小。添加防皱块会导致弯管截面畸变率增大,但对壁厚变化率影响不大;添加芯棒能够有效抑制弯管截面畸变,且壁厚减薄率仅为9.0%~9.15%,远小于15%的航空标准。综合考虑0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控弯曲成形质量和生产成本,可确定出最优的模具组合为弯曲模+压块+夹块+芯棒。     

工艺参数对管材激光弯曲成形影响规律的研究

管材激光弯曲成形是一种柔性金属塑性成形方法。将连续的激光光斑简化为一间歇跳跃的方形匀强面热源,并考虑材料性能参数与温度的相关性,建立了管材激光弯曲成形的热-机耦合有限元工艺仿真模型,对成形过程进行了数值模拟。有限元模拟结果表明:在其他条件不变的情况下,激光弯曲角度随激光功率的增大而增大,两者基本上成线性关系;弯曲角度随扫描速度的升高而减小,随光斑直径的减小而增大,但当光斑直径减小到一定程度后,弯曲角度开始减小;弯曲角度随扫描包角的增大而增大,当扫描包角为180°时,弯曲角度达到最大,弯曲角度随扫描包角的继续增大而减小;扫描次数与弯曲角度间成近似的线性关系,且第一次扫描管材产生的弯曲角度最大。     

柔性衬底直流磁控溅射ZnO基高性能透明导电薄膜的制备及性能研究

采用直流磁控溅射法,以柔性PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)为基底,通过参数优化以求在室温下制备高性能ZnO/Ag/ZnO多层薄膜。实验中,使用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见分光光度计、四探针电阻测试仪等仪器分别对ZnO/Ag/ZnO多层薄膜的微观结构、表面形貌、透过率及方块电阻进行测试及表征。结果表明,随着Ag层厚度增加,薄膜方块电阻急剧下降,通过改变ZnO层厚度,可有效调节薄膜光学性能,随着ZnO层厚度增加,可见光区平均透过率先增大后减小。引入品质因子FTC作为评价指标可知,当依次沉积ZnO、Ag、ZnO厚度为50nm、8nm、50nm时,薄膜光电性能最佳,其在可见光平均透过率为82.3%、方块电阻为2.8Ω/、禁带宽度为3.332eV。