氫氣回收冷凝器的強度分析和沸騰傳熱的研究.pdf

1、換熱器作為能量傳遞的重要設備，廣泛應用于煉油、化工、核能、制藥、輕工等工業(yè)部門。但隨著工業(yè)的發(fā)展，換熱器逐漸向大型化、高參數化趨勢發(fā)展，現有的常規(guī)設計標準已不能滿足此類換熱器的一些特殊設計需求。本論文采用分析設計方法，利用有限元分析軟件ANSYS對某大型斜錐殼式氫氣回收冷凝器進行了強度分析。此外該換熱器殼程為沸騰傳熱，沸騰傳熱形成的兩相流流動比單相流流動復雜的多，本論文利用CFD軟件Fluent進行了沸騰模擬。主要研究內容如下:

2、　　 (1)應用ANSYS中的殼單元和實體單元建立了冷凝器有限元模型，采用MPC技術對兩種單元進行連接，并對一換熱器的全實體單元模型和采用MPC技術連接的殼-實體混合單元模型進行了對比分析。結果發(fā)現采用MPC技術對管殼式換熱器進行整體模擬分析，既相對簡單，又有足夠的精度。
　　 (2)對冷凝器的開車、停車、正常工作和水壓試驗等七種危險工況進行了強度分析。結果表明:對于管板上的應力強度，熱應力占主要部分，機械載荷引起的應力強度很

3、小;而對于簡體，其主要應力強度由機械載荷產生，熱應力的影響很小，只對簡體與管板的連接部位影響較為突出。
　　 (3)對沸騰機理進行了總結，闡述了沸騰過程中氣泡參量的經驗和半經驗公式，以及沸騰引起的兩相流計算模型。利用Fluent中Euler模型下的沸騰模型，對單根管子外圍殼程流體的沸騰傳熱進行了數值模擬，分析了體積含氣率沿管子軸線方向的變化規(guī)律，以及不同的熱流密度、進口速度和進口溫度對體積含氣率和傳熱系數的影響。分析表明:體積含