硫磺冷凝器溫度場(chǎng)應(yīng)力場(chǎng)耦合分析計(jì)算.pdf

1、硫磺冷凝器是石化企業(yè)的重要設(shè)備之一，其主要功能是將過(guò)程氣中的氣態(tài)硫冷凝回收。對(duì)硫磺冷凝器進(jìn)行溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的耦合分析，有助于改善冷凝器的結(jié)構(gòu)和操作工藝，對(duì)節(jié)約材料和能源、實(shí)現(xiàn)安全連續(xù)生產(chǎn)具有重要作用。 硫磺冷凝器屬于固定管板式換熱器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，幾何尺寸龐大，如果采用實(shí)體單元建模，得到的有限元模型和求解矩陣規(guī)模非常大，幾乎不能應(yīng)用于PC機(jī)上。本文應(yīng)用通用商業(yè)有限元軟件ANSYS，靈活應(yīng)用ANSYS提供的各種結(jié)構(gòu)單元和熱單元進(jìn)行建模

2、，在保證計(jì)算精度的基礎(chǔ)上，減小了計(jì)算規(guī)模。溫度場(chǎng)分析采用SOLID70單元，對(duì)熱影響區(qū)內(nèi)的管板和部分換熱管、殼體進(jìn)行對(duì)流換熱條件下的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分析，并建立管板與換熱管的單元模型，得到了換熱管壁溫的溫度分布。應(yīng)力場(chǎng)分析采用SOLID45實(shí)體單元模擬熱影響區(qū)，加載溫度場(chǎng)的分析結(jié)果作為溫度載荷；熱影響區(qū)外的殼體采用SHELL63殼單元模擬，換熱管采用BEAM188梁?jiǎn)卧M，并加載單元模型計(jì)算結(jié)果作為溫度載荷；出口端管板采用SHELL63單元

3、模擬，根據(jù)等效管板理論計(jì)算其強(qiáng)度減弱系數(shù)，通過(guò)定義減弱了的材料常數(shù)把出口端管板作為無(wú)孔當(dāng)量板進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)引入TARGE170，CONTA173和CONTA175接觸單元，采用MPC(內(nèi)部多點(diǎn)約束)方法連接梁?jiǎn)卧獡Q熱管與實(shí)體單元換熱管；采用SHSD(殼—實(shí)體裝配)耦合方法連接殼單元的殼體和實(shí)體單元?dú)んw，從而實(shí)現(xiàn)不同單元間的載荷傳遞和變形協(xié)調(diào)。 根據(jù)求解得到的硫磺冷凝器的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，定義了典型路徑，進(jìn)行結(jié)果路徑分析，取得了