有限元分析技術在管板輕量化設計中的應用.pdf

1、換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用,管板是該設備的關鍵部件,對設備的安全運行、節(jié)能降耗以及降低成本等方面起著非常重要的作用。隨著國內外經(jīng)濟的不斷發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷增加,換熱器越來越大型化,對管板合理的設計也越來越重要。由于計算精度高,有限元數(shù)值分析方法在工程結構設計中的應用越來越多,應用有限元分析手段并結合分析設計方法對管板進行設計是管板輕量化設計的方向,優(yōu)點主要體現(xiàn)在兩方面,一是改進管板結構,二是降低管板厚。本論文結合兩實際應用的大型管板

2、結構進行這方面的分析。
　　 建立了甲醇合成塔下管板有限元分析模型,對水壓試驗工況、初始設計工況、末期操作工況等三種工況下的原管板結構進行了應力分析和強度評定,結果發(fā)現(xiàn)在水壓試驗工況下的管板局部強度不滿足JB4732—1995《鋼制壓力容器—分析設計標準》的要求,增加管板厚度雖然能通過強度校核,但成本提高,且應力分布不合理。
　　 根據(jù)管板應力分布,提出了管板結構改進措施,包括管板中心結構和管板與殼體連接結構,再次應用有

3、限元分析表明,改進后的結構在三種工況下都能夠通過強度校核。而且改進后的下管板厚度比原始結構減少了40mm,達到節(jié)約材料、減少制造成本的目的。
　　 就循環(huán)油蒸汽發(fā)生器管板開裂問題,建立了該發(fā)生器有限元分析模型,并進行了七種組合工況(管程水壓試驗壓力、殼程水壓試驗壓力、單獨溫度載荷、管程工作壓力、殼程工作壓力、管程工作壓力+溫度載荷、殼程工作壓力+溫度載荷)的應力分析。結果表明,換熱管對管板的實際支撐作用遠大于常規(guī)設計管板模型中的