基于Newmark-β法的载荷识别研究

基于已有的Newmark-β法正反分析原理,研究了单根换热管振动的载荷识别,并且在对单根换热管进行识别时探讨了响应选取、时间步长、响应测量点等参数对识别结果的影响.     

基于Newmark-β法的换热管振动反问题的求解方法

换热器管束振动的响应反问题,即根据换热管的结构特性和响应参数确定换热管所受的载荷.按照对响应处理方法的不同,可以分为时域法和频域法.在换热器寿命内,流体诱导换热器管束振动一直是工程师主要关注的问题.20世纪60年代以来,在物理学以及其他众多的科学技术领域中,提出了由输入求输出的反问题,通常称为"数学物理反问题".将换热管处理成无阻尼的、简单的欧拉梁模型.由于时域法拥有更高的识别精度,因此采用基于时域内的Newmark法直接识别换热管所受的载荷,完成载荷的识别.     

基于子模型法的大型固定管板换热器有限元分析

大型固定管板换热器由于管子数量大,无法在有限元模型中建出所有换热管与管板的详细连接结构,得不到相关区域的真实应力分布,无法有效地进行应力强度评定。对某大型固定管板换热器,利用粗模型确定了管板布管区换热管与管板连接区的最大应力强度位置,进而建立了该位置换热管与管板详细连接结构的子模型。子模型中考虑了换热管与管板的焊接结构及其相互接触,分别对此区域进行基于应力分类法和极限载荷法的分析计算。结果表明:虽然基于应力分类法的焊缝及换热管应力强度评定不合格,但考虑到应力分布的非轴对称特性,基于极限载荷分析的直接法评定应更为合理。对子模型结构进行了极限分析并利用零曲率法确定了极限载荷,按相关标准进行了评定,表明结构满足强度要求。     

高压预冷器管板变形原因分析

针对水压试验后管板产生明显变形的高压预冷器,将换热管简化为非线性弹簧单元,通过基于大变形的几何非线性分析方法进行数值模拟,计算出换热管在含接触约束下的非线性失稳载荷,计算结果与水压实测变形数据吻合良好,从而得出换热管在管程试压阶段出现失稳是管板变形的主要原因的结论;并对管板已变形的高压预冷器,在设计工况下进行安全性评估,满足规范要求。研究成果对于优化高压薄管板预冷器设计,具有较好的指导和借鉴作用。     

基于ANSYS有限元的结构载荷识别

复杂结构的分布载荷一直是工程应用中载荷识别的难点.推导了基于广义正交多项式的随机载荷识别模型,并且通过ANSYS有限元法对复杂结构的载荷识别进行了验证,为复杂结构动分布载荷识别提供了一种新的理论和方法.     

接触面载荷和温度对AZ91D镁合金/H13模具钢界面接触换热系数的影响

采用由滑轮增力机构和液压增力机构组成的二级增力机构加载的稳态热流方法,通过自制的界面接触换热系数测量装置对AZ91D镁合金/H13模具钢界面的接触换热系数进行了研究,分析了接触面载荷和温度对界面接触换热系数的影响。结果表明:当接触面载荷较低时,随载荷的增大,接触换热系数变化较为显著,在高载荷区域接触换热系数对载荷的敏感性有所下降;接触面温度越高,接触换热系数越大,在320~370℃温度范围内,界面接触换热系数随温度升高的变化不明显,越过此阶段后又随温度升高而增大。     

固定管板式换热器管板热-力耦合场有限元分析

针对固定管板式换热器,采用APDL语言三维整体建模,通过ANSYS有限元法模拟稳态温度场与热应力场,并且结合压力载荷,分析在耦合场作用下管板及管板周边结构的应力分布以及换热管束拉脱力的大小,并进行强度校核,得到几种路径上的应力变化规律。     

国产超级奥氏体不锈钢SB-690 N08367换热管与管板的焊接研究

通过对国产超级奥氏体不锈钢换热管SB-690 N08367进行模拟管板与换热管的焊接工艺评定试验,对焊接试板进行力学性能、腐蚀性能等检测,结果表明,国产超级奥氏体不锈钢换热管SB-690 N08367的各项性能均满足要求,证明所选用的焊接材料、焊接工艺规范正确合理,可以替代进口SB-690 N08367用于生产.     

R134a冷水机组用高效换热管的试验研究及应用

通过换热管测试台对A、B2种双侧强化蒸发管的换热性能进行了测试研究。研究结果显示：对于同一管型而言,在工况不变的情况下,管内流速在1．0-2．0m／s时,换热管的综合换热系数会随着管内水流速的增加而呈上升趋势：两者的综合换热系数与其外齿周向齿数和轴向齿数有很大关系,外内齿数多综合换热系数高：新开发的高效换热蒸发管-B比原仃的蒸发管-A换热性能高6．6％。通过采用新开发的高效蒸发管-B每年可为公司节省成本约256．6余万元。     

高压预冷器管板分析评定方法

讨论了薄管板预冷器有限元建模的过程和关键细节处理,给出了确定换热管非线性临界失稳载荷的方法,以及在对固定式薄管板预冷器开展大变形/弹-塑性法有限元分析时,为提高收敛性而采用的具体方案.对某型薄管板预冷器的管程试压工况,基于ASMEⅧ-2进行了整体坍塌和管板的局部失效评定,同时也提出了基于许用极限应变进行局部失效评定的方...     

基于逆传系统法的动态载荷识别方法

动态载荷识别技术,是指在已知系统动态特性的基础上,通过对结构系统的载荷测量,识别出结构系统在实际工作状态下所受的动态激励,其中动态载荷的获取对于现代航天、能源、海洋等等大型复杂机械结构的设计具有非常重要的意义.动态载荷识别的本质在于消除系统特性对输入信号的滤波效应,从而识别出输入动态载荷,那么其识别过程也就是一个反滤波或反卷积的过程.因此动态载荷识别的方法一直引起人们的关注,各种新的识别方法不时出现.提出了一种基于逆传系统分析法的动态载荷识别新方法,该方法根据时间序列方法通过构造原系统的逆传系统,提出利用逆函数方法对机械系统进行动态载荷的识别首先介绍了Green函数及其逆函数,建立了两者之间的关系模式,然后通过对实际物理意义的分析,指出了逆函数实际上是顺传系统的逆系统,因此从理论上来说通过构造逆系统来进行动态载荷识别是可行的.同时利用计算机以单输入-单输出系统为例,仿真验证了该理论方法的正确性.而且结果表明该方法识别精度高,而且适用于非最小相位系统.     

强耦合结构动载荷识别方法

以高速列车转向架构架为研究对象对强耦合结构的动载荷识别方法进行了研究.分析构架的结构特点及载荷系分布,以齿轮箱载荷识别为例通过加载齿轮箱载荷工况及干扰载荷工况获得强耦合边界测点的应变响应,通过三次样条空间插值的方法分别获得了三种工况下的强耦合区域内部的应变分布,将两种干扰载荷工况应变等高线交叉为零的点选为齿轮箱载荷识别测点,通过逐级加载的"载荷-应变"传递系数标定试验获得了标定散点,通过对散点进行回归分析获得最终的齿轮箱载荷系"载荷-应变"传递系数从而完成了载荷识别.通过线路实测获得了齿轮箱载荷系的时域数据,利用短时傅里叶变换得到了齿轮箱载荷系的时频图及频谱图,通过频域分析验证了该载荷解耦方法的有效性.     

换热管结构、性能及其编织强化换热管传热分析

换热管设备基于不同的材质，在导热性能应用效果上存在非常典型的差异，换热管的性能和结构也会影响换热管的传热状态。本文以换热管结构性能和编织强化换热管传热为基本分析要点展开具体分析，明确换热管在实践应用中的基本结构特征，以及经过材料改良后的应用性能。具体研究中，以中空纤维换热管的制备过程为研究基础，系统分析了这种换热管设备的基本形态、制备过程、性能特征、传热效果。研究中，应用非溶剂致相分离法进行相关的试验操作，并且通过非致密层填充水法，达到了提升换热管导热性能的目标。     

船用冷凝器换热管的失效分析

针对船用海水冷凝器铜合金换热管腐蚀失效的问题,对铜合金换热管进行了腐蚀失效分析,进行了换热管失效部位外观形貌分析;对失效的换热管和完好的换热管进行了材料化学成分分析,并与材料的化学成分标准值做了对比;运用扫描电镜对换热管失效部位腐蚀产物进行了射线能谱分析;进行了换热管失效部位腐蚀坑扫描电镜分析。研究结果表明,腐蚀是从换热管内部开始的,并且在换热管腐蚀部位没有检测到砷元素;结合铜合金在海水中的腐蚀失效机理可知,该海水冷凝器换热管失效为换热管材料中砷元素偏析导致的脱锌腐蚀。     

高温气冷堆蒸汽发生器换热管电磁超声导波检测方法研究

高温气冷堆蒸汽发生器螺旋换热管是压力边界相对薄弱的部分,若出现降质破损,可能引起放射性介质泄漏并造成堆芯损伤。针对该类换热管由于管路复杂缺乏无损检测方法的现状,提出了适用于高温气冷堆蒸汽发生器复杂结构换热管的电磁超声导波检测方法,开发了专用电磁超声导波检测仪及检测探头,建立了1∶1的高温气冷堆蒸汽发生器换热管全尺寸模拟体试验平台,开展了灵敏度测试优化试验及换热管全长缺陷检测试验。试验结果表明,该电磁超声导波检测方法能够有效解决高温气冷堆蒸汽发生器换热管在役无损检测难题,所开发的电磁超声导波检测仪和检测探头能够在单点位置实现换热管长距离全覆盖检测,可有效识别模拟体上换热管异种钢焊缝薄弱处与远端约60.2 m处截面损伤率为16.8%的刻槽缺陷,验证了高温气冷堆蒸汽发生器换热管电磁超声导波在役检测的可行性。     

合成回路蒸汽发生器技术改造

文章通过对合成氨装置原有合成回路蒸汽发生器管板与换热管焊接接头泄漏、换热管腐蚀原因的分析,重新选择合成回路蒸汽发生器主体材料,同时对其管板与换热管焊接结构、布管方式进行优化,实用效果良好,为相似产品提供借鉴。     

中冷器冷却扁管管内传热及流阻性能研究

为解决汽车空-空中冷器冷却扁管最优换热性能的问题,运用FLUENT软件,建立了4种不同断面结构的冷却扁管导热和管内流动换热耦合数学模型,采用CFD方法对该传热问题进行了数值模拟计算.将数值计算的传热努塞尔特数与Gnielinski传热关联式、摩擦因子f与Webb实验关联式、Filonenko经验公式、Blasius关联式进行了对比;良好的结果吻合性验证了数值计算方法的正确性;通过4种冷却扁管换热因子j和流动摩擦因子f的对比分析,提出了冷却扁管综合性能的评价方法(jlf)1/3.研究结果表明,采用无量纲因子(jlf)1/3方法评价口琴式冷却扁管具有最优换热性能,斜撑式冷却扁管次之,从而可为汽车空-空中冷器结构设计或匹配选型提供重要的理论依据.     

基于Fluent三氯氢硅流化床换热管的数值模拟

在三氯氢硅流化床反应器中,温度对于产物三氯氢硅转化率有着至关重要的影响,而U型换热管是影响床内温度的关键内构件。为了增强三氯氢硅流化床中床体内部流体和换热管换热效果,保持床体内温度与压力均匀分布,设计了一种U型换热管束内外表面结构为螺旋肋结构。运用Fluent19.0软件对初始光滑管和螺旋肋管进行数值模拟对比,并通过换热管内的温度和压力等方面探讨引入螺旋内肋条结构后实现换热性能强化的内在机制及程度。计算结果表明：螺旋肋管相较于光滑管,其压降损失更小,压力分布更加均匀;对比两管管道内部以及出口处温度,肋管外壁与床内流体换热的面积更大,且肋管壳温度为205℃,光滑管壳温度为150℃,其表明螺旋肋管更能使内外流体交换热量,换热效果更好。     

高效换热管的三头轧制工艺

换热器是石油、化工、冶金、电力、家电等各行各业广泛使用的一种设备。在各种换热器中,高效换热管担负着热量交换的主要任务。在换热管行业中,高效换热管的技术质量指标确保了换热管能够满足换热性能的要求,保证换热工质、换热器,甚至压缩机的安全。但在满足技术质量指标的前提下,高效换热管的生产速度和交货期,是企业竞争力的又一大要素。本文探讨一种三头轧制工艺,可明显提高高效换热管的生产速度。同时,通过优化设计管型,还可提高换热管、换热器甚至整个换热系统的换热效果。     

热网加热器换热管腐蚀原因分析

热网加热器是供热汽轮发电机组的特有设备,其运行的效果将直接影响冬季供热效果,而换热管是热网加热器设备的核心,换热管的选择正确与否将是影响热网加热器正常运行和使用寿命的关键因素。根据国内某供热汽轮发电机组热网加热器换热管泄漏事故,通过组织形貌、断口分析、腐蚀性能测试等手段分析其泄露的具体原因,建议热网加热器停运期间应该进行充氮保护,不应该采取灌水保护,分析过程和结论可以供以后换热设备设计及换热管选择时参考。