换热器浅球面非标薄管板分析设计

浅球面薄管板是一种非标管板,其合理的壁厚设计一直成为工程应用难点.基于JB 4732-1995分析设计标准及通用有限元软件,对某换热器用浅球面非标管板进行了分析设计,重点对分析设计的应力分类法和极限载荷法计算管板壁厚进行了对比研究.结果表明：相对于平面厚管板,在相当条件下,基于分析设计方法计算得到的浅球面管板厚度降低了约75％;在4 MPa设计压力下,应力分类与极限载荷两种分析设计方法得到的浅球面管板厚度相当.研究成果为该类非标管板工程设计提供了一定的工程参考.     

管板流固热耦合分析及优化设计

选用60 mm厚管板流固热耦合模型,计算60 mm厚管箱的3种载荷工况,即单独施加由流固热耦合计算出的温度载荷、单独施加由流固热耦合计算出的压力载荷、同时施加由流固热耦合计算出的温度载荷和压力载荷。并对管板厚度进行改变,做出不同管板厚度下的强度分析,得到当管板厚度为47.5 mm时,为最优化的选择。     

光催化反应器中管板的结构优化设计

针对中药三七提取液中的脱砷工艺设计的光催化反应器,采用ANSYS软件对其中的管板进行了有限元分析和结构优化设计,得到了管板在满足强度和特殊刚度要求前提下的最优厚度,使石英玻璃管的安装和密封得以实现。     

换热管中心距增大后对管板计算厚度的修正

比照GB 150标准中有关开孔削弱系数的计算公式,分析论证了换热器管板强度削弱系数与换热管中心距之间的相互关系,推导得出了管板计算厚度修正式和修正系数的计算方法,通过实例说明了对管板计算厚度进行修正的意义。提出了GB 151换热器标准中增加"当换热管中心距增大后,允许对管板计算厚度进行修正"的建议。     

列管式固定管板换热器管板厚度选用表

为了在设计中避免繁复的计算,以便直接选取管板的厚度,方便设计并保证质量,我们经过各种计算条件的计算和比较,推荐下列管板厚度选用表,供设计者选用。表中所列数值,是按管内受压计算所得,所以用于管内受压的固定管板热交换器是安全的,如用于管间受压时则是保守的。但不适用于浮头,U形管等其他结构的热交换器。管板厚度选用表系按碳钢和16Mn二种材     

图解法计算列管换热器的管板厚度

在列管式热交换器设计过程中,为了保证管板有足够的强度,必须对管板所需的最小厚度进行计算。有关的计算公式已由规范作了规定。虽然通过公式计算可以得到精确的数值,但在实际过程中,有时为了估算热交换器管板的大致厚度,以便估计其制造成本,或是在进行几种方案的比较时,不必追求过于精确的计算。这时能否使用更为简便的方法,避免繁琐的计算,快速而又比较直观地知道管板的最小厚度呢?事实证明这是完全可能的。本文介绍三种计算列管式换热器管板最小厚度的计算用图,并结合例题讲解其用法。     

半球形管箱高压U形管换热器管板的强度计算

对一台半球形管箱的高压U形管换热器的管板进行强度计算,该管板与管箱、壳程筒体之间的连接方式不属于GB/T 151-2014标准中列出的结构,不能直接选用该标准中的连接方式计算管板的厚度。根据管板所承受的载荷和受力情况,提出了两种计算方法计算了管板的厚度,并根据换热管中心距对管板计算厚度进行修正。因为两种计算结果比较接近,故认为所采用的计算方法是可行的。鉴于该换热器的管箱是半球形封头,而在第2种方法中将管板当作平盖计算时,现有的设计标准中均没有给出与半球形封头连接的平盖的计算方法,于是先按与圆筒连接的平盖的计算方法进行计算,然后采用ANSYS软件进行有限元应力分析,对计算结果加以验证,验证结果表明所采用的计算方法基本正确的,可用于工程设计。     

管壳式换热器管板分程隔板槽面积的计算与探讨

根据作者的设计经验,总结了多管程的管壳式换热器换热管在四种不同的排列方式下管板的分程隔板槽面积的计算方法。同时以固定管板式换热器为例,应用过程设备设计计算软件SW6-2011对管板的厚度进行了计算,并分析了隔板槽面积大小对管板厚度的影响。     

基于ANSYS的非对称管板强度分析及优化设计

以非对称管板换热器为研究对象,借助ANSYS有限元分析软件,引入7种操作工况,对管板进行静力学分析和热分析,并进行安全评定和优化设计.结果表明:布管处管板与壳体连接处应力远大于非布管处管板应力,由于温差应力的影响,正常工作工况壳程最大等效应力远大于瞬态工况最大等效应力,容易发生强度失效;对于工况四、工况五、工况六、工况七而言,Path4-4已经不能满足强度要求,需要对其进行优化设计;经过优化,选取管板厚度为43.313 mm,应力强度110.42 MPa,安全系数2.264.优化后,非对称管板换热器整体材料节省了20％,减少了生产成本,设计结果更加合理.     

U形管式换热器整体管板设计的计算方法

本文介绍了U形管式换热器整体管板设计的一种计算方法。该方法是:将管板的钻孔区处理为一块承受均布载荷的当量实心圆板,将管外板侧的非钻孔区处理为一块承受均布载荷的圆环板,考虑了管箱和壳体与管板间的相互作用,采用解析法分析管板的变形和应力,按ASMEⅧ—2的方法对应力进行评定。该方法采用F.Osweiller假想弹性常数,它适用于管孔按正方形排列的整体管板。按其计算的管板厚度比按其它常规设计方法计算的厚度薄。     

换热器夹持矩形管板设计探索与实践

换热器的矩形管板,在GB 151中和ASME标准中均没有此种管板计算的方法。在实际的工程设计中碰到了因为塔顶空间限制,必须要设计成为夹持矩形管板的换热器。阐述了对夹持矩形管板设计方法的研究过程,通过力学模型的分析,研究方形管板的结构特点和结构特征系数,探索管板计算的方法与思路,用实例比较了按照空冷器的管板计算方法、德国AD 2000标准中计算方法及修正后的GB 151计算方法的不同结果,初步确定一个管板厚度,再应用ANSYS有限元分析软件,按照JB 4732应力分析的方法,验证了初步设计厚度的安全性。整个计算过程对此类特殊换热器的矩形管板的设计进行了有益的探索,为此类典型的矩形管板的设计找到了有效的设计方法,积累了成功的经验。     

350mm厚管板对接接头拼缝的射线检测

介绍了使用现有DZ-6/1000型6 MeV直线加速器对350 mm厚管板对接接头拼缝进行射线检测,在检测过程中通过改变射线检测时机、加大散射线的防护和控制边蚀效应等三种方法来优化射线检测工艺,从而保证检测灵敏度,最终获得符合JB/T 4730-2005标准要求的合格底片.     

管板分程隔板槽面积的计算与分析

介绍了管壳式换热器换热管三角形排列、正方形排列时管板分程隔板槽面积的计算原理和方法.同时以浮头换热器为例,分析了隔板槽面积对管板计算厚度的影响,以期对广大的工程设计人员更好地理解和运用标准,使设计更符合规范的要求提供有益的参考.     

薄管板结构废热锅炉有限元分析

化工生产实践证明薄管板与普通管板在强度方面具有同样的可靠性,甚至更加先进合理,但由于目前国内外有关薄管板计算理论尚不成熟,使其在使用上受到一定限制。介绍了采用先进的ANSYS有限元方法对一台薄管板废热锅炉应力分析的全过程,以期探讨薄管板结构设计方法,为类似产品设计推广提供依据。     

双管板换热器厚管板强度胀接工艺探讨

对双管板换热器制造过程中,厚管板的胀接采用机械胀接和液压胀接2种方法进行了分析比较。工艺试验表明：2种胀接方法都能够获得合格的胀接接头;与机械胀接相比,液压胀接具有工作效率高、胀接质量好和生产成本低等优点。     

大型固定管板式换热器管板稳态温度场及热应力场分析

采用有限元分析软件ANSYS,对某大型固定管板式换热器管板的稳态温度场和热应力场进行了三维有限元分析。采用APDL语言建立了包括管箱、筒体和2433根换热管在内的四分之一管板的参数化模型。分析了对流边界条件下管板的温度场和相应的热应力场,提出并论证了温度场和热应力场迭代计算的必要性,得到了该边界条件下管板温度场和热应力场的分布规律。     

换热管与管板液压胀接的数值研究

液压胀接技术是目前比较有效的保证换热管与管板紧密连接的技术。本文利用ANSYS建立有限元平面模型,分析液压胀接过程中的应力应变特点,接触压力等,并计算了胀接压力卸除后换热管与管板之间的残余接触压力。得出液压胀接时管板外径对胀管的接触压力和残余接触压力影响不大等结论。     

新型废热锅炉高低温管板应力数值分析

利用大型有限元程序ANSYS的参数化语言,对新型高低温管板模型和两种不同厚度的平板模型,进行了多种工况的应力分析.通过计算结果分析,得出了一些有价值的结论,对于管板的寿命延长和安全运行提供了一定的理论依据.