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(shè)備，它能大量地節(jié)約能源，提高能源利用率。它廣泛應(yīng)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(shù)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(biāo)管殼式換熱器，本文研究的模型也是非標(biāo)設(shè)計，因此不能用普通的設(shè)計方法。所以本文應(yīng)用ANSYS有限元分析方法對封板和管板耦合的應(yīng)力進(jìn)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(yīng)力強度，并校核應(yīng)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(nèi)容和結(jié)論如下：
　　 (1)首先根據(jù)模型自身的結(jié)構(gòu)特點，簡化其螺栓受力的數(shù)學(xué)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(biāo)設(shè)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(jìn)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(jìn)行熱應(yīng)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(yīng)力強度值的突變。采用PCG求解器求解熱應(yīng)力模型，找出熱應(yīng)力強度最大值。選取危險截面出現(xiàn)的最大應(yīng)力點作路徑，對路徑進(jìn)行線性化處理，計算相應(yīng)熱應(yīng)力強度，然后進(jìn)行強度校核。
　　 (3)換熱器同時還受到機械應(yīng)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(jìn)行應(yīng)力分析，評估機械載荷下受到的應(yīng)力對封板和管板耦合情況的影響。
　　 (4)由于換熱器受力復(fù)雜，所以還