固定管板釜式再沸器换热管轴向应力分析

建立了某固定管板釜式再沸器的有限元分析模型,计算了其操作工况下换热管的轴向应力,并对换热管各项应力进行了评定,同时应用JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》所述方法对该再沸器换热管轴向应力进行简化计算。结果表明,2种方法计算所得的最大轴向压应力均位于管束中心,其值仅相差4.5%;有限元法求得的换热管最大拉应力位于管束上部,其值约为JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》简化方法计算结果的1.8倍,说明不宜采用简化方法对固定管板釜式再沸器换热管轴向应力进行计算。     

平盖中心开单个孔补强计算的讨论

文章选用平盖与筒体直接焊接的结构形式,利用ANSYS有限元软件对平盖中心开孔(开孔率为0.1~0.9)进行了应力分析,考察各平盖开孔的应力情况,并采用反向法兰法对开孔率大于0.5的各个平盖开孔模型进行计算。通过比较两种方法计算的结果,得出反向法兰法和有限元分析所计算的应力变化规律是一致的,从而印证了反向法兰法的可靠性,并进一步分析了平板大开孔的补强特点。     

薄管板强度削弱系数修正计算公式

在布管区边缘,薄管板换热器的管板应力分析计算与实测结果存在较大误差。本文在对误差原因进行分析后引入了变强度削弱系数修正计算式,使其计算结果与实测值更为接近。     

含膨胀节固定管板换热器管板的简化计算探讨

为简化带波形膨胀节固定管板换热器管板的有限元分析计算,以某余热回收换热器为例,利用ANSYS软件分别建立该换热器管板的全模型和简化模型,并将两种模型的管板应力及位移分布进行对比。结果表明:简化模型管板的Tresca当量应力分布及径向位移分布与全模型的一致,但简化模型管板的计算最大应力强度值比全模型约大2.6%。计算结果证明此简化方法可行。     

温度应力对换热器管束动特性的影响分析

为了研究分析温度应力对固定式换热器管束动特性的影响,提出了精细有限元模型分析和简化有限元模型分析。精细模型把壳体、固定板、折流板采取空间壳单元模拟,换热管采用空间梁单元模拟进行分析计算。简化模型取折流板缺口处的换热管为研究对象,采用空间梁单元模拟进行分析。从计算结果可以发现,当壳壁的温度大于管壁温度时,应力刚化使换热管的自振频率有不同幅度增加,增幅最小的固有频率增幅较小,当壳壁的温度小于管壁温度时,应力软化使换热管的固有频率有不同幅度的减小,减幅最大的固有频率减幅较大。     

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。     

筒体整体补强结构强度分析

针对内压圆柱壳大开孔率开孔整体锻件补强结构 ,进行了三维线弹性有限元应力分析 ,并应用电测应力分析方法对开孔区的应力分布进行了实验验证 ,得到了一些有价值的结论。有限元计算和电测应力分析的结果证明 ,用电阻应变测量方法测量到的是应变片长度范围内应力场的平均值 ,而得不到该区域内的最大应力值。以DXF文件为中介 ,用数学方法自动生成的有限元计算模型是可靠的 ,能够保证开孔区域内的单元都是比较规整、均匀的 8节点单元 ,可使用不协调位移模式 ,应用该模型进行有限元分析可得到内压圆柱壳大开孔率开孔整锻件补强结构的应力集中系数     

内压圆柱壳开孔整锻件补强结构应力分布研究

对内压圆柱壳开孔整锻件补强结构开展三维有限元应力分布研究,并对开孔区的应力分布进行了实验应力测定。结果表明,内压圆柱壳开孔整锻件补强结构有3个高应力区,其中最高应力区在整锻件补强结构内角A点附近,最大主应力44.2MPa,应力集中系数K=3.091;在整锻件补强结构内角A处采取圆弧过渡可以有效地降低应力集中系数;应变片应力测定所得实验数据与有限元计算值吻合较好,验证了有限元分析计算结果的趋势是正确的,但也存在一些误差。     

平盖上开多个孔计算讨论

在压力和螺栓弯矩作用下平盖产生的应力为一次弯曲应力,建议将GB 150.3—2011《压力容器第3部分设计》中关于平盖公式适用控制条件为1倍许用应力的条款修改为按1.5倍许用应力控制。提出了超出GB 150.3中平盖上开多个孔适用范围的计算方法和计算公式。对压力容器上平盖及平盖开多个孔的结构进行了应力分析,并对计算方法进行了有限元分析验证。此计算方法使用方便、安全,且可减少材料浪费。     

釜式重沸器锥壳上开设人孔分析

对釜式重沸器斜锥壳上开设人孔的结构建立了简化力学模型,并进行了有限元计算,发现该结构的最大应力强度点发生在斜锥壳开孔与接管的连接区,且位于斜锥壳具有最大倾斜角的经线上靠近大端筒体侧的接管内壁。对几组人孔的分析计算及应力强度评定结果表明,该结构人孔接管及斜锥壳壁厚需要有一定的裕度才能满足强度要求。此类结构可行,建议进行详细的应力分析以保证结构的安全性。     

固定管板式换热器管板的应力分析和强度评定

利用有限元软件ANSYS Workbench 17.0对固定管板式换热器的管板在管程单独作用、壳程单独作用、管程和温差同时作用、壳程和温差同时作用、管程和壳程同时作用以及管程、壳程和温差同时作用的多种工况下进行应力分析和强度评定。结果表明:在管程和温差同时作用的工况下,管板的等效应力最大值出现在管板与筒体相连接的部位;管板最大变形量出现在管板外边缘。采用线处理法对应力进行当量线性化处理,验证管板结构强度合格。     

复合板固定管板热交换器设计中的几点探讨

复合板固定管板热交换器兼具高强度和耐腐蚀优点,在诸多行业中得到广泛应用。对复合板固定管板热交换器设计中的若干问题,如涉及复合管板相关事项、计算输入的简化及管孔结构的选择等进行了分析和探讨,论证了换热管承受轴向压应力时爆炸复合管板应用的可行性,点明了复合管板与换热管焊接连接拉脱应力计算中材料许用应力的取值误区,给出了SW6软件中壳程复层厚度的简化输入方式,阐明了复合管板与换热管连接方式的选择细节。可为复合板固定管板热交换器的设计提供有益参考。     

一种薄管板简化有限元模型

分析了锅壳锅炉薄管板受力情况,认为扳边是设备应力最大部位。针对薄管板受力特点,提出了一种对薄管板扳边部位应力进行数值分析计算的简化模型。在两种工况下对简化模型与3D结构离散化模型进行了有限元应力分析对比,结果表明两种模型对扳边部位应力的计算精度基本相当,满足工程实践的需求。薄管板应力计算简化模型结构简单,易于建模,而且模型规模远小于无简化模型,可以大幅减少计算时间,在直径大、换热管数量多的设备分析中优势更为明显。     

重整反应器扇形管变形机理研究

为研究重整反应器扇形管的变形机理,采用正交各向异性板模型简化其结构,并进行力学分析。为验证模型的合理性,从试验、理论计算及有限元模拟3方面对开孔板料进行分析比较,分别建立小段扇形管有限元完整模型和正交各向异性板简化模型进行分析,再加以试验验证,结果显示用正交各向异性板简化扇形管是可行的。通过对整段扇形管建立有限元模型,对其进行静力和线性屈曲分析,得到扇形管破坏的主要原因是外压载荷作用时的屈曲变形。     

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。     

大型蒸发器管板的强度理论及其分析

本文根据圆环板理论,对中心大开孔制糖蒸发器管板的应力应变进行了系统分析,推导出了相应的应力计算式。还根据塑性力学极限分析原理,提出了控制不布管区尺寸的管板极限强度分析法,最后给出了计算实例。     

带中心调节管全废锅热交换器挠性管板分析设计

基于ANSYS WORKBENCH工作平台,采用分析设计的计算方法建立了带中心调节管的全废锅热交换器的有限元模型,并对其进行了稳态传热和静强度分析,得到了全尺寸的带中心调节管的全废锅热交换器的温度和应力强度分布场。计算结果表明,在高温工况下,耐火衬里、陶瓷套管和陶瓷纤维纸的防烫结构可以有效地保护好金属管板;即使在中心调节管完全失效的情况下,通过采用合理的分析计算方法和换热管布置形式,也能够有效地保证热交换器的安全;考虑传热影响工况下的管板应力强度要远高于不考虑传热影响的管板应力强度;当中心调节管完全失去作用而仅靠换热管进行工作时,热端管板会出现一个高温的温度环,而管板中心调节管位置以及布管区边缘位置则温度较低;由于中心调节管完全失效,冷端管板会在中心调节管的位置出现局部超温现象。     

内压圆柱壳内伸式接管补强结构应力分布

针对内压圆柱形容器大开孔率内伸式接管补强结构,进行了三维线弹性有限元应力分析,得到内压圆柱壳内伸式接管补强结构的应力分布规律。以DXF格式文件为中介,用数学方法自动生成的有限元计算模型是可靠的,应用这个模型进行有限元分析可以得到内压圆柱壳内伸式接管补强结构的应力集中系数,为研究其应力集中系数规律奠定了基础。     

输油管道盗孔结构修复应力分析及结构优化设计

为了有效快速地修复输油管道盗油孔,建立了长距离油气管道有限元模型,利用ANSYS有限元分析软件对盗孔修复整体结构进行优化设计、耦合场分析及修复等系统化的仿真模拟。结果显示,盗孔及焊帽修复主要对盗油孔局部存在影响,结构改变造成应力集中,最大应力发生在孔的内边缘;补板修复方法最大应力发生管体开孔边缘处。研究结果表明,对于单一的盗孔,在相同压力下,补板修复方式产生的焊接残余应力最小,危险区数量最少,结构最为安全,是相对较好的盗孔缺陷修复方法。     

基于一次结构法的余热锅炉挠性管板有限元分析设计

对某大直径管壳式余热锅炉建立有限元模型进行7种不同工况下的应力分析。选取其中两种最危险工况进行了挠性管板的强度评定,并对不同工况下换热管的轴向应力也进行了核算。结果表明在壳程压力作用下,挠性管板周边无支撑的非布管区存在较大的弯曲应力并成为挠性管板的主要控制应力。在挠性管板计算中采用基于一次结构法的有限元应力分析可有效地解决挠性管板的强度问题。