本文關(guān)鍵詞：高壓U型管式換熱器管板的有限元分析研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：管殼式換熱器是石油化學(xué)工業(yè)中最常見的設(shè)備。而管板是管殼式換熱器中最重要也是最復(fù)雜的承壓部件。它對整臺換熱器的安全性和經(jīng)濟(jì)性有極重要的影響。前人對管板的分析主要應(yīng)用“等效管板理論”,存在較大局限性。 本論文在研究高壓U型管換熱器管板時突破了前人對管板分析時應(yīng)用“等效管板理論”的局限,建立了換熱器管板(包括管箱、殼體和換熱管)的三維實(shí)體有限元模型。在此基礎(chǔ)上,分析了管板的溫度場分布,并按照應(yīng)力分析標(biāo)準(zhǔn)JB4732-1998分析了管板在包括開工、正常工作和停車等過程中可能出現(xiàn)的七種瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)操作工況下的強(qiáng)度狀況。 通過溫度場分析得到管板上溫度的分布規(guī)律為:在管板的布管區(qū),管板大部分的厚度上溫度接近流經(jīng)該處換熱管的管程流體溫度,只在管板靠近殼程流體一側(cè)很薄的一層管板材料內(nèi)溫度才接近該處附近殼程流體溫度。這種現(xiàn)象叫做“表皮效應(yīng)”,管板內(nèi)沿厚度的溫度分布只在殼程一側(cè)表面附近的薄層內(nèi)形成很大的溫度梯度。 通過強(qiáng)度分析表明:對于厚管板,“表皮效應(yīng)”在管板的上述薄層內(nèi)引起的溫差應(yīng)力非常顯著;而且此管板的危險工況不是發(fā)生在管程載荷、殼程載荷和溫度載荷同時作用的正常操作工況下,而是發(fā)生
【關(guān)鍵詞】：管板 有限元方法(FEM) 溫度場分析 應(yīng)力分析
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TQ051.5
【目錄】：

• 第一章 緒論10-19
• 1.1 課題來源10
• 1.2 換熱器管板概述10-11
• 1.3 換熱器管板分析方法的發(fā)展11-12
• 1.4 前人對換熱器管板的研究12-17
• 1.4.1 前人在等效管板理論上所做的工作12-15
• 1.4.2 前人在管板有限元分析方面做的工作15-17
• 1.5 本課題研究的目的和意義17-18
• 1.6 本課題的主要內(nèi)容18-19
• 第二章 帶有管箱、殼體和換熱管的管板有限元模型19-38
• 2.1 有限元數(shù)值分析方法和ANSYS通用有限元程序簡介19-20
• 2.1.1 有限元數(shù)值分析的方法簡介19-20
• 2.1.2 ANSYS有限元軟件簡介20
• 2.2 分析項(xiàng)目描述20-21
• 2.3 模型簡化21-23
• 2.4 材料特性、傳熱特性和單元類型23-27
• 2.4.1 材料特性23-24
• 2.4.2 傳熱特性24-25
• 2.4.3 采用的單元類型25-27
• 2.5 幾何模型和有限元模型的建立27-31
• 2.6 位移和載荷邊界條件以及溫度邊界條件的施加31-38
• 第三章 換熱器管板穩(wěn)態(tài)溫度場分析38-41
• 3.1 溫度場分布38-39
• 3.2 路徑結(jié)果分析39-40
• 3.3 小結(jié)40-41
• 第四章 七種操作工況下管板的應(yīng)力分析和強(qiáng)度校核41-71
• 4.1 各載荷工況下的分析結(jié)果及討論42-55
• 4.1.1 管程壓力工況(Load case Ⅰ)亦是Operating case 1管程先開的開工瞬態(tài)工況的分析結(jié)果及討論42-47
• 4.1.2 殼程壓力工況(Load case Ⅱ)亦是Operating case 2管程先開的開工瞬態(tài)工況的分析結(jié)果及討論47-51
• 4.1.3 溫度載荷工況(Load case Ⅲ)亦是Operating case 3管程和殼程同時停下的瞬態(tài)工況的分析結(jié)果及討論51-55
• 4.2 各種操作工況下的分析結(jié)果及討論55-68
• 4.2.1 管程殼程同時開放的開工瞬間工況(Operating case 4)的分析結(jié)果及討論55-57
• 4.2.2 管程壓力和溫度載荷同時作用時的瞬間工況(Operating case 5)的結(jié)果分析57-62
• 4.2.3 殼程壓力和溫度載荷同時作用時的瞬間工況(Operating case 6)的分析結(jié)果及討論62-64
• 4.2.4 管程、殼程壓力和溫度載荷同時作用時的穩(wěn)態(tài)工況(Operating case 7)的分析結(jié)果及討論64-68
• 4.3 小結(jié)68-71
• 第五章 管板厚度減薄10％的分析結(jié)果71-75
• 第六章 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 附錄80-98
• 致謝98-99
• 研究生期間已發(fā)表或待發(fā)表論文99-100
• 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書100-101

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 郭崇志;林長青;;固定管板式換熱器的溫度場數(shù)值分析[J];化工機(jī)械;2008年06期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 胡玉紅;管殼式換熱器彈塑性有限元分析若干問題研究[D];大慶石油學(xué)院;2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 楊宏悅;大型固定管板式換熱器管板的有限元分析[D];北京化工大學(xué);2006年

2 季維英;管殼式換熱器管板應(yīng)力的三維有限元分析[D];南京理工大學(xué);2006年

3 楊國政;基于ANSYS斜錐殼固定管板釜式重沸器有限元分析[D];河北工業(yè)大學(xué);2007年

4 張楊;斜錐殼管殼式換熱器的有限元分析及應(yīng)力評定[D];北京化工大學(xué);2008年

5 陳龍;換熱器管板脹接性能與多孔管板等效方法研究[D];大慶石油學(xué)院;2010年

6 龐凌慧;折流板預(yù)應(yīng)力換熱器性能的數(shù)值模擬研究[D];華南理工大學(xué);2010年

7 盧其兵;太陽能熱水器系統(tǒng)蛇管式換熱器仿真分析[D];武漢理工大學(xué);2011年

8 于曉東;有限元分析技術(shù)在管板輕量化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[D];北京化工大學(xué);2011年

9 張江勇;生物質(zhì)燃料加熱設(shè)備的設(shè)計(jì)、分析及試驗(yàn)研究[D];太原理工大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：高壓U型管式換熱器管板的有限元分析研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：304634