有限元分析技術(shù)在管板輕量化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.pdf

1、換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用,管板是該設(shè)備的關(guān)鍵部件,對設(shè)備的安全運(yùn)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(nèi)外經(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)也越來越重要。由于計(jì)算精度高,有限元數(shù)值分析方法在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越多,應(yīng)用有限元分析手段并結(jié)合分析設(shè)計(jì)方法對管板進(jìn)行設(shè)計(jì)是管板輕量化設(shè)計(jì)的方向,優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩方面,一是改進(jìn)管板結(jié)構(gòu),二是降低管板厚。本論文結(jié)合兩實(shí)際應(yīng)用的大型管板

2、結(jié)構(gòu)進(jìn)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(yàn)工況、初始設(shè)計(jì)工況、末期操作工況等三種工況下的原管板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)力分析和強(qiáng)度評定,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在水壓試驗(yàn)工況下的管板局部強(qiáng)度不滿足JB4732—1995《鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求,增加管板厚度雖然能通過強(qiáng)度校核,但成本提高,且應(yīng)力分布不合理。
　　 根據(jù)管板應(yīng)力分布,提出了管板結(jié)構(gòu)改進(jìn)措施,包括管板中心結(jié)構(gòu)和管板與殼體連接結(jié)構(gòu),再次應(yīng)用有

3、限元分析表明,改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)在三種工況下都能夠通過強(qiáng)度校核。而且改進(jìn)后的下管板厚度比原始結(jié)構(gòu)減少了40mm,達(dá)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(jìn)行了七種組合工況(管程水壓試驗(yàn)壓力、殼程水壓試驗(yàn)壓力、單獨(dú)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(yīng)力分析。結(jié)果表明,換熱管對管板的實(shí)際支撐作用遠(yuǎn)大于常規(guī)設(shè)計(jì)管板模型中的