換熱器封板和管板耦合的強度有限元分析.pdf

1、管殼式換熱器是一種實現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能工藝設備，它能大量地節(jié)約能源，提高能源利用率。它廣泛應用于化工、石油、動力、輕工、醫(yī)藥、冶金、造船、航空、制冷、供熱等工業(yè)部門中?，F(xiàn)在，由于工業(yè)生產(chǎn)技術越來越現(xiàn)代化，為了滿足生產(chǎn)中各種情況特殊的實際要求，工程中經(jīng)常出現(xiàn)非標管殼式換熱器，本文研究的模型也是非標設計，因此不能用普通的設計方法。所以本文應用ANSYS有限元分析方法對封板和管板耦合的應力進行分析，研究換熱器封板和管板耦合時的溫度場及不

2、同工況下的應力強度，并校核應力是否合格。本文主要從以下幾個方面分析了該換熱器，主要研究內容和結論如下：
　　 (1)首先根據(jù)模型自身的結構特點，簡化其螺栓受力的數(shù)學模型，只考慮螺栓對螺栓孔的均布力與墊片的比壓力。采用ANSYS有限元軟件對非標設計的封板和管板耦合的情況建立了合適的有限元模型，取模型的1/4進行分析，通過溫度場分析得到了模型的溫度場分布規(guī)律。
　　 (2)在溫度場的作用下，采用間接法對模型進行熱應力分析。因

3、為不同材料的熱膨脹系數(shù)存在差異，所以在它們連接的地方，出現(xiàn)了應力強度值的突變。采用PCG求解器求解熱應力模型，找出熱應力強度最大值。選取危險截面出現(xiàn)的最大應力點作路徑，對路徑進行線性化處理，計算相應熱應力強度，然后進行強度校核。
　　 (3)換熱器同時還受到機械應力作用，所以還要對殼程壓力和管程壓力作用下的封板和管板進行應力分析，評估機械載荷下受到的應力對封板和管板耦合情況的影響。
　　 (4)由于換熱器受力復雜，所以還