甲烷化废热锅炉管板温度场与应力分析

甲烷化废热锅炉入口温度高达620℃,管壳程温差较大,管板承受内压与温差载荷双重作用.设计中管程选用内部衬里的冷壁结构,管板选用带折边的柔性薄管板结构.由于柔性管板应力状态复杂且各工况不同,难以用常规方法进行设计.基于有限元分析软件ANSYS,以入口端管板及其相连部件为研究对象,并取1/4整体结构及1/2壳程长度进行建模,对其进行温度场分析,得出管板各部分的温度分布,然后综合考虑压力与温度载荷的作用,分4种工况对管板进行详细的应力分析.温度场分析结果表明,各部位的实际温度均低于设计温度,绝热系统布置符合设计要求;应力分析结果表明,管板结构尺寸合理,各载荷工况下管板危险截面的应力强度均满足JB 4732-1995《钢制压力容器——分析设计标准》（2005年确认）要求.     

波节管换热器管板应力分析

笔者利用有限元分析软件ANSYS,建立了波节管换热器的模型并进行了有限元分析,重点介绍了波节管换热管板的应力分布情况,并用实验应力测试方法进行了验证,两者有较好地吻合。此研究结果为波节管换热器管板的设计提供了有力的依据。     

大型管板拼焊应力有限元分析

反应器管板直径和厚度较大,焊接处于自由状态,没有任何约束,很难控制由于焊接应力、温差应力等造成的管板变形。为控制管板的变形,通过对管板焊接过程进行有限元分析计算,探讨了管板焊接过程中各个焊接时刻的温度、焊接应力、应变及变形分布规律,并根据计算结果确定了合理可行的能有效控制管板焊接变形并保证焊接质量的焊接方法和焊接工装。     

绕管式换热器管板有限元应力分析

由于绕管式换热器管板计算尚无成熟的方法和标准,本文采用有限元应力分析法对绕管式换热器管板进行了分析计算,得到了其受力特性和应力分布规律,并对该管板进行了应力强度评定。     

采用实体模型的厚管板的有限元分析

应用ANSYS通用有限元分析软件,对某换热器建立了考虑管箱、部分壳体和换热管影响的管板有限元实体模型,进行了温度场分析,得出了管板上温度场的分布规律。同时按照JB4732—1995《钢制压力容器———分析设计标准》分析了管板在开工、正常操作和停工过程中可能出现的共计7种瞬态和稳态操作工况中的应力和变形状况,并进行了应力评定,找出了危险工况和该管板强度的控制因素。分析表明,有限元分析法是分析管板的有效方法,适用于各种管板特别是多管程或多壳程换热器管板的设计和结构优化。     

换热器管板的应力分析和安全评定

本文综述了换热器管板应力分析和安全评定的发展和现状,重点介绍了ASME规范和GB—151的特点,对几个国际通用的规范给出了评述,展望了管板的未来和和发展。     

管束偏心分布热交换器管板应力分析

以某管束偏心分布的热交换器管板为研究对象,应用ANSYS分析了热-机械条件下该异形管板的温度场及应力场,并根据ASME规范第Ⅷ卷第二册对结构的关键部位进行了应力分类及强度评定,为异形管板的设计和安全评定提供了可靠的依据。     

ANSYS软件在锅炉管板应力分析中的应用

应用ANSYS软件分别建立某厂第二急冷锅炉的等效实心管板和开孔管板2种有限元分析模型,进行应力分析,并对分析结果进行比较。结果表明,等效实心管板与开孔管板应力分布情况相似,但开孔管板的孔边应力集中显著,不可近似简化。     

局部区域布管固定管板热交换器应力的有限元分析

基于有限元温度场分析及温度场与应力分析的耦合数值计算,实现了温度载荷与压力载荷同时作用下的局部区域布管固定管板热交换器整体有限元应力计算,对有限元应力计算结果进行了相应的应力分析。     

板翅结构应力分析

对板翅结构的翅片和隔板应力计算进行了理论分析,并用有限元法软件ABAQUS对理论计算公式进行了验证和修正,得到了板翅结构应力计算公式,为工程快速设计提供了方法。计算结果表明,翅片应力与翅片内距和翅片厚度的比值(a/δ)呈线性关系,与隔板厚度、翅片高度以及弹性模量等参数无关。隔板应力与翅片内距和隔板厚度的比的平方(a2/b2)呈线性关系,与翅片高度以及弹性模量等参数无关。     

硫冷凝器管板样机数值分析与应力测试对比

针对硫冷凝器内漏问题,探讨了硫冷凝器管板改进思路.设计了刚性管板与柔性管板样机,建立了样机的数值模型并进行有限元分析,并对样机进行了压力载荷下的应力测试.2种管板样机应力测试结果与有限元数值模拟结果对比分析表明,当换热管支撑强度系数较大时,减小管板厚度对其承受机械载荷能力基本无影响,同时管板弯曲刚度下降明显,可改善因管...     

绕管式换热器管板应力的实验研究

采用组合式密封层和特制的引出导线密封装置，测定了在较高水压作用下的绕管式换热器的管板应力。测试结果表明，实验值与有限元计算值基本一致。     

大型球罐的参数化设计及有限元应力分析

基于功能强大的可视化编程语言Delphi6．0,编制了大型球罐的参数化设计和应力分析软件,实现了球罐设计与ANSYS的无缝衔接。运用该软件与商业有限元软件ANSYS,对1000 m3的大型液化气球罐进行了参数化设计和应力分析,并采用应力分析设计方法,对人孔接管与球壳、支柱与球壳等连接处的界面进行了强度校核。     

非对称布管的挠性管板应力分析及结构优化

基于某公司的挠性管板预热器,以非对称布管的挠性管板为研究对象,运用有限元软件ANSYS对非对称布管的挠性管板进行多工况模拟,得出管板的各类应力水平及应力分布规律。根据JB 4732-1995《钢制压力容器--分析设计标准(2005年确认)》对挠性管板进行应力校核,发现部分工况下管板应力评定不合格。对非对称布管的挠性管板提出了增加管板厚度和增设支撑筋板2种优化方案并进行了数值模拟。分析结果表明,增加支撑筋板可以有效降低管板各类应力,且安全裕度较大,对挠性管板的工程设计具有一定的指导意义。     

乙烯装置第二急冷锅炉的管板应力分析

对乙烯装置第二急冷锅炉的管板进行了有限元分析。在分析中,采用有效弹性常数的概念将管板、换热管、过滤管和壳程筒体的应力分析简化为对称问题,然后根据“钢制压力容器－分析设计”标准JB4732－95的评定方法,确定出了安全、经济的管板厚度。     

纺丝箱应力分析和强度评定

采用有限元法分析、计算纺丝箱的应力,并按分析设计原理进行强度评定。计算结果显示,在拉撑杆与侧板连接区、圆角区和长边侧板中部出现高应力。有限元法是一种有效、实用的方法,可方便地计算出复杂结构的应力。计算结果按线性处理简便、可靠。强度评定结果显示,纺丝箱安全。     

厚管板冷热面大温差应力破坏对策

针对大温差厚管板换热器因温差应力引起的破坏 ,提出了一种简便有效的避免温差应力导　　致设备破坏的方法     

壳程压力载荷下挠性管板扳边应力分类及评定

挠性管板扳边应力比布管区应力大得多,在管板设计计算中应重点考虑。GB/T 16508—2013 《锅壳锅炉》和SH/T 3158—2009 《石油化工管壳式余热锅炉》仅给出了挠性管板扳边结构设计的指导意见和适用范围,没有给出扳边部位的强度计算方法。有关挠性管板应力分析的文献也未给出只考虑压力载荷作用下扳边应力的分类和评定。以1台火管锅壳锅炉为例,对其变形进行分析,建立了5个扳边应力计算有限元模型,研究了在只承受壳程压力载荷下,挠性管板扳边的应力分类和评定。结果认为,挠性管板扳边应力为典型的二次应力,其薄膜应力加弯曲应力应按二次应力进行评定。     

管板厚度对挠性薄管板温度场及应力场影响的有限元分析

针对某余热锅炉的挠性薄管板,分别建立不同管板厚度的有限元模型进行温度场分析和应力分析。温度场分析结果表明,管板厚度变化主要影响管板布管区的温度分布。随着管板厚度的增加,管板布管区在管程侧表面的金属壁温将持续升高,管板布管区两侧的金属壁温差也将不断增大,从而引起管板布管区的金属表面可能出现超温现象。此外,Ps工况和Ps+ΔT工况下的应力分析结果表明：管板厚度的增加主要影响管板非布管区内的弯曲应力值,对管板其他部位(包括管板周边圆弧过渡段处)的应力水平影响则较小;Ps工况下,管板厚度的增加使管板非布管区内的弯曲应力显著降低;而Ps+ΔT工况下,管板厚度的增加则将使管板非布管区内的一次加二次应力明显减小,但其影响程度随着管板厚度的增加而不断减弱。     

油浆蒸汽发生器管板减应力槽的设计

油浆蒸汽发生器在使用过程中管板处经常出现开裂的情况。试验表明,管板受到温差交变应力,即交变的热载荷作用而产生疲劳破坏。同时又存在拉应力的作用,并且设备长期承受介质腐蚀和应力腐蚀,导致管板开裂。经理论和实验验证,焊接接头在管板的减应力槽上的位置产生了一个应力低谷,开槽管板焊接热影响区的低应力区范围较不开槽的有所扩大,能够有效预防径向裂纹的萌生和扩展,因此大大延长了设备使用寿命,满足装置的正常运行。以油浆蒸汽发生器的管板结构为例,在符合GB/T 151—2014《热交换器》要求的情况下进行减应力槽的设计。分别设计了换热管直径为25 mm和32 mm的管板减应力槽,满足了实际生产和设备运行需要。