板壳理论在压力容器强度设计中的经典应用之四(上)——管壳式热交换器管板变通计算的原理与应用(上)

通过分析固定管板、浮头管板和填函管板以及U形管板周边剪力和弯矩的状况,指出七种管板周边剪力和弯矩的差别与联系,同时阐明了"差别"对管板应力的影响。以此为基础,利用变通方法对五种特定管板进行了计算,证实了管板周边剪力和弯矩对管板应力的作用,由此决定了各种管板受力的优劣。结果显示,所述管板受力状况由好到差依次为:固定埋焊管板、浮头埋焊管板、浮头夹持管板、U形埋焊管板和U形夹持管板。此外,对于所述各种管板如何利用SW6软件中的固定埋焊管板模块进行便捷变通计算,给出了具体说明。     

局部受热结构温度场的有限元计算及分析

利用ANSYS对加热炉炉墙进行了稳态有限元热分析.通过对缺陷受热部件的有限元数值分析及计算,得到了受热部件内、外壁面的温度及炉墙内部温度的分布情况.通过数值模拟并应用控制变量法分析了裂纹尺寸与对应的炉墙外侧局部壁面的温度场的响应关系.     

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。     

特殊高压U形管换热器管板强度计算方法的分析与比较

讨论了一种特殊高压U形管换热器管板的强度计算。由于其结构特殊,现行标准中没有此种管板的计算方法。文章对此种管板的受力进行了详细地分析。根据此种换热器管板的受力特点,在忽略壳程法兰力矩情况下,使管板计算得出偏安全的结果,在此基础上可形成2种计算方法,并对这2种计算方法进行了分析和比较。计算结果表明这2种计算方法是相当的。均可应用于工程。     

板壳理论在压力容器强度设计中的经典应用之五——JB 4732浮头式热交换器管板应力分析方法的考证

我国JB 4732标准中的固定管板应力分析方法是精确合理的弹性分析方法,对其进行变通后可应用于浮头式热交换器管板的强度计算。通过该变通方法与JB 4732浮头式热交换器管板强度计算方法的对比计算发现,JB 4732浮头管板分析方法存在欠缺。比较两种方法的计算模型并对其管板受力状况进行分析,找出到了造成问题的根本原因。     

大温差三腔冷却器管板设计研究

对一台固定管板式三腔冷却器的管板设计进行了研究,该换热器三个管腔分别具有不同的压力与温度,与GB/T 151中固定管板计算模型存在较大差异。使用有限元分析法计算了三腔在大温差情况下管板的受力状态;对比了常规设计方法与分析设计方法的计算结果;分析了温度、压力分布不均对管板造成的影响;研究了固定管板在不均匀温度、压力作用下常规设计方法的可行性。     

T型浮头管板强度计算方法的分析与比较

讨论了T型后端结构型式浮头式换热器浮动管板的强度计算。详细地分析了此类型管板的受力,充分利用现有的其他型式管板计算模型,通过忽略假想壳程筒体对管板的作用,提出一种新的T型浮动管板的计算方法;并通过实际算例,对这种计算方法与TEMA的计算方法及现有标准提供的设计方法得到的结果进行了分析和比较。计算结果表明,这种计算方法可应用于工程设计,为T型后端结构型式浮头式换热器浮动管板的设计提供了一种有效地参考。     

储罐桩基基础环墙的计算及配筋

对GB50473-2008《钢制储罐地基基础设计规范》,在给出的基础环墙设计方法中未能直接说明桩基基础环墙的计算内容,在进行受力情况分析的基础上,提出了储罐桩基基础环墙计算可以按照GB 50473—2008规范要求进行;环墙高度可以根据筏板与环墙厚度比值取含筏板厚度或不含筏板厚度;比较了高度取值对环向内力设计值的影响,并根据工程经验提出桩基基础环墙竖向钢筋配置的建议。     

双管板换热器的强度计算

双管板换热器是一种特殊结构的固定管板换热器，它的强度设计方法在GB151《管壳式换热器》中未有给出。在对双管板换热器与一般结构换热器的受力进行分析比较的基础上，论证提出了一种工程计算方法，结果偏于安全可靠。允许两块管板采用不同等厚度，使设计趋经济合理。     

板壳理论在压力容器强度设计中的经典应用之四(下)——管壳式热交换器管板变通计算的原理与应用(下)

通过分析浮头式和填函式热交换器管板布管区周边的横剪力和弯矩,提出利用固定管板式热交换器管板计算方法变通应用于浮头管板和填函管板的应力计算,并具体给出变通计算时管板周边弯矩的处理方法。结合管板与壳体、管箱的连接方式中典型的夹持结构和埋焊结构,分析指出各种情况下哪块管板受力更苛刻,以及此时如何构建对称管板,然后使用变通处理方法中相应模型进行计算。最后得到结论:对于埋焊结构,按照JB 4732中提供的浮头和填函管板计算方法存在缺陷,并阐述了原因。     

基于Voronoi图的柔性管板计算

柔性管板计算中,用普通的几何方法确定最大无支撑圆和支承面积是一项很繁琐的工作,且误差较大,容易遗漏,特别是有拉撑的平板和管板.在分析普通的几何方法确定柔性管板最大无支撑圆和支撑板、换热管、拉杆等支承面积等方法的基础上,提出了采用计算几何中Voronoi图算法,更有效地解决最大无支撑圆和支撑板、换热管、拉杆等支承面积等问题.     

特殊结构高压U形管热交换器管板计算

对管箱为半球壳结构的特殊高压U形管热交换器管板的受力进行简化,假设管板边缘全部承受边缘弯矩,将管板简化为承受均布载荷、受管孔开孔削弱的平盖结构,选取合适的计算参数进行平盖中心最大应力计算,得到的结果与半球壳支撑平盖结构有限元分析结果相差小于5%,检验了简化方法的准确性。考虑管板开孔强度削弱系数后,管板中心最大应力计算结果与有限元分析结果相差很大,主要是管板开孔强度削弱系数μ统一取0.4所致,取强度削弱系数μ=0.4计算的管板厚度结果偏保守,在工程上是适用的。     

立式尾气加热器挠性管板的有限元分析

常规计算立式换热器的挠性管板,并不能完全真实地反映挠性管板的受力状况。运用有限元方法对采用挠性管板的某立式换热器建立了热分析和结构分析的有限元模型,分析了挠性管板的温度场及应力场,并进行了应力评定,以期探讨挠性管板结构设计方法,为类似产品设计提供参考。     

大型制氢转化炉辐射段管系结构应力分析与强度评定

以某炼油厂10万m3/h(标准工况)制氢转化炉辐射段管系为研究对象,采用ANSYS建立了转化炉辐射段的空间管系有限元模型,通过对转化炉结构冷态安装工况与热态操作工况的分析,得到了各部件的应力分布与变形情况,并通过局部结构子模型实体单元建模的方法,对入口总管与支管连接处的三通结构进行了详细分析,通过应力分类法对各部件进行了强度评定。     

高压挠性管板与刚性管板热固耦合受力研究

管板是换热器的重要零部件,具有锻件尺寸大、机械加工难度大的特点。本文根据刚性管板理论和挠性管板理论对该零部件进行了研究,针对管壳程高压、高温操作条件,采用有限元分析方法,分析了刚性管板和挠性管板在不同操作工况下的受力状况,结果表明,挠性管板的受力情况和经济性均比刚性管板要好。     

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。     

废热锅炉温度场与应力场的有限元分析

废热锅炉换热管分布的不对称性, 使得管板和筒体等部件的温度场与应力场分析十分困难。为此, 运用有限元法对稳态温度场作了计算, 求得管板、筒体等部件的平均温度、内外壁温差, 并将这些参数作为应力场分析的热载荷; 将废热锅炉离散为由板壳元和杆单元组成的空间结构, 对自重、压力、温度组合的４ 种工况进行计算, 得到管板、筒体等部件的应力场分布规律。根据最大当量应力值对各部件做了强度校核, 为废热锅炉各部件的合理设计和安全评定提供了可靠的理论依据。     

2019年第10期导读

<正>本期论文广场栏目中,大温差三腔冷却器管板设计研究一文,对一台固定管板式三腔冷却器的管板设计进行了研究,使用有限元分析法计算了三腔在大温差情况下管板的受力状态,对比了常规设计方法与分析设计方法的计算结果,研究了固定管板在不均匀温度、压力作用下常规设计方法的可行性。煤层气井不压井作业中油管堵塞器选择与适应性分析、基于ANSYS的蠕变屈曲工程评定方法与实例、基于Excel和Solid Works的U型     

水平井管柱空间受力分析及迭代计算

在分析水平井管柱空间受力平衡的基础上, 考虑了管柱刚度附加的接触力与曲率半径的三次方成反比以及管柱末端效应对轴向力和法向力的影响, 采用迭代计算方法, 建立了水平井管柱空间受力的三维求解模型。利用这种模型, 对现场一水平井的管柱受力特性进行了计算, 结果表明, 迭代计算方法可以简化空间问题, 便于计算机处理数据, 比平面分析方法更为有效, 为合理选用水平井管柱提供了依据。     

大型加热炉高等级发展促进模块化制造技术进步

综述了炼油化工加热炉大型化高等级整体模块化建造技术发展中,盘管承压系统和支承结构系统的制造工艺技术。前者包括炉管、弯头、集箱和盘管,按顺序精确组焊盘管中的各个管件可减少残余应力。后者包括炉墙、管板、模块及其预组装。提出了行业内对加热炉模块化建造实行企业资质许可制度以方便管理。