固定管板式换热器管束振动的模拟分析

换热器管束振动存在于每个换热器中,通过分析引发管束振动的各种诱因,发现只要使激励频率远离换热器管束的固有频率则可有效避免管束的振动。应用Pro E和Ansys等软件实现了等效模拟分析。通过对比,发现为了获得较准确的结果进行有限元分析是很有必要的。     

基于ANSYS的换热器管束振动模态分析

根据固定管板式换热器的结构特点,采用有限元法对该结构进行有限元离散,壳体、固定管板、折流板采用空问壳单元模拟、换热管采用空问梁单元模拟,分别建立了精细的有限模型和常规的简化有限元模型,对管束动态特性进行了计算。其结果对于预测换热器的振动具有十分重要的现实意义。     

浅谈U型管换热器

文章通过对U型管换热器的结构特点和发展状况的一些介绍,并参考国内最新的研究成果,介绍了U型管换热器泄漏失效,U形管伸出管板的变形失效、换热管管束固有频率和换热器工作时产生的振动等等问题的分析及处理对策。从而为U型管换热器的设计、制造和使用,提供了依据和注意的事项。     

换热器管束附加质量系数的影响因素

计算换热器管束流体诱发振动时,管子质量是个重要参数。相关标准已给出被刚性管包围的中心弹性管的附加质量系数曲线,以计算管束在流体中的附加质量。该曲线仅考虑了排布方式和节径比2个因素。文中利用ANSYS CFX建立了不同排布和节径比下管束的有限元模型,计算了被刚性管包围的中心弹性管的附加质量系数。将计算结果与实验结果进行对比,验证了模型的可靠性。对中心管附加质量系数的影响因素进行了研究,得到中心管周围刚性管数量、中心管振动方向、中心管在空气中的固有频率、流体黏度等对中心管附加质量系数几乎没有影响。然而,如果所有管束皆为弹性,中心管附加质量系数会出现多个值,且最大值比被刚性管包围情况下的值要大,这是标准中未考虑到的。     

列管式换热器管束振动分析及折流板间距优化

文章研究了列管换热器管束振动的基本理论,分析了引起振动的主要原因,掌握了根据《GB151-98》上管束振动判定条件来判断管束振动的基本方法。运用此方法,对工程中某给定的换热器进行了管束振动判定,提出了改变其折流板间距减小管束振动的方法,并运用Matlab完成了优化计算,得出了最优结果。对给定对象运用solidworks建立了管束模型,导入ANSYS Workbench中进行模态分析,得到管束的固有频率,实现了将管束的固有频率与管道受到的激振频率进行比较,判断管束共振状态的计算机辅助判据方法。依据上述结果,最终形成了通过对折流板间距优化,改变管束各阶固有频率以避开激振频率,从而避免共振的列管换热器减振优化方法。     

管壳式换热器FIVER—ROD结构的管束振动特性分析与研究

本文对管壳式换热器的一种新型防振结构－FIVER－ROD结构的管束振动特性进行了分析与研究，研究发现，对不同支承跨距的管束，若采用FIVER－ROD刚性连接，则管束系统的固有频率值和振动振型与不同支承跨距的管子数目之比有关，本文通过有限元分析与试验得出了这种关，试验与分析结果一致。     

高温换热器多场耦合数值模拟研究

建立了高温换热器流动和传热的数值模型,对5种不同工况条件下的换热器进行了数值模拟,得到换热器的流动和传热特性;在ANSYS软件中建立换热器管束三维有限元模型,通过ANSYS CFX-POST准确的将前面FLUENT计算得到的温度场、压力场映射到ANSYS结构模型中,对换热器进行多场耦合分析;通过热-结构应力分析,得到换热器管束的等效应力和位移分布状况,并确定了最大应力发生的位置和具体数值,对换热器进行强度评价。     

基于有限元的对管壳式换热器管板的优化设计

管壳式换热器是石化行业中最常见的设备,而管板是连接壳体、管束和管箱,并承受压力和热膨胀的主要部件。本文采用ANSYS有限元软件,模拟分析减少管板厚度、增大过渡圆角半径,对管板和壳体连接处的应力的影响,该研究结果可为管板的优化设计提供可靠依据,同时能对管板的某些失效研究提供参考。     

蒸汽发生器管束失效分析及其改进方法

针对焦化装置中段回流蒸汽发生器及蜡油蒸汽发生器管束多次失效进行分析,得出了应力腐蚀开裂、管束与管板连接缝隙和换热器操作条件波动大是管束失效的主要原因,进而从换热器管束和管板材料选择、设计制造及设备操作要求等方面提出了改进措施。     

高温热管换热器设计参数的模拟计算

结合热管换热器的常规计算法和离散计算法,建立了高温热管换热器的计算模型,并采用VB6.0编制了高温热管换热器设计计算软件。用该软件进行实际工程计算,通过计算实例,验证了该软件算法的正确性和软件设计高温热管换热器的可靠性。     

预应力固定管板换热器预变形与应力特性的数值分析

为了实施预应力换热器技术,对预变形下固定管板式换热器中变形相互约束的构件之间所产生的温差应力与变形分布特性进行了数值研究。借鉴“分段建模,整体综合”的换热器流体力学与传热的数值模拟新方法,利用CFD得到换热器温度场并作为ANSYS结构分析边界条件,采用预拉伸单元进行预变形量的施加与控制,从而获得了热-结构耦合分析结果。数值模拟结果与实验数据吻合得很好,说明所采用的研究方法是合理和可行的。此外,实验和数值分析结果均证实,通过合理地施加和控制预变形量,可以有效缓解和协调固定管板换热器在运行中各构件（管板、壳体、管束）之间的变形约束,从而创造良好的运行环境,最终提高换热器的运行可靠性和使用寿命。     

翅片管固有频率的参数化分析及模拟研究

采用有限元分析软件对翅片管固有频率进行研究,主要探讨翅片厚度a、翅片高度b、翅片个数n、基管厚度t、基管外径D和跨距L对翅片管固有频率的影响,并对翅片结构特性灵敏度做了量化分析。结果表明：翅片管几何结构的变化对固有频率影响较大,固有频率值相比基管有很大提高,其中n影响最大,a、b次之。通过模拟结果拟合出固有频率增强系数与D、a、b、n等结构参数的关联式,为翅片管换热器防振设计提供数据支持。     

单管试压简易模具的设计及应用

浮头式换热器及固定管板式换热器在管束焊接完成后的试压过程中,如果发现管束存在质量缺陷产生泄漏,可以进行单管更换。但在U管换热器制作过程中,如果管束存在质量问题,或者在管束煨弯过程中产生缺陷,在设备制作完成后进行整体试压时出现管束泄漏无法进行单管更换的情况下,必须进行单管试压。为此,设计制作了单管简易试压模具,在实际使用中简单、易操作,取得了较好的应用效果。     

支撑失效对折流杆换热器管束振动特性影响研究

建立了换热管的三维模型,采用数值模拟的方法研究了支撑失效对换热管固有频率的影响,并采用实验方法研究了固有频率与临界流速的关系。结果表明,折流杆换热管支撑失效会显著降低换热管的固有频率,且当管阵中存在低频率换热管时,管束整体临界流速显著降低,低频率换热管的临界流速有所提高。     

固定式管束釜式重沸器管板的应力分析

利用有限元程序自动生成系统(FEPG)开发了固定式管束釜式重沸器管板的参数化有限元计算程序,并利用该程序及VAS-ANSYS接口程序对某台固定式管束釜式重沸器进行了应力分析。各工况的计算结果表明,斜锥壳对管板应力分布规律影响较大,壳程压力和温度载荷共同作用时是换热器的最危险工况,最大应力强度值的位置发生在热端管板与壳程筒体短节过渡圆弧连接处的外表面,且位于管板的最低点。     

关于延长碳钢换热管束使用寿命的探讨

管壳式换热器长期作为石油化工装置中最为常见的换热器形式,但换热管的使用寿命制约了换热器整体的使用期限。大多数换热器在主要受压部件正常使用期间就已出现泄漏,导致需要堵塞部分换热管,甚至更换整个换热管束或设备。而管束一般又是换热器中重量比最大的部件。换热管束出现损坏后,不仅造成一定的经济损失,而且存在一定的质量和安全隐患。通过实践总结,分析管束的主要泄漏原因,提出优化方案和改进措施。例如,碳钢换热管经过钝化处理后,可以有效的延长换热管的使用寿命,提高设备整体的可靠性和经济性。     

管束的空间排布对翅片管换热器热力性能影响的分析

对翅片管换热器热力性能(传热及流动阻力)的各影响因素进行了分析,其中作为换热器核心部分的换热管束,其空间排布(换热管排间距、管间距之间的数值关系)对换热器的热力性能有着至关重要的影响.综述了在场协同理论、等流速流动等相关理论的结合下的最新研究成果.并通过概述翅片管换热器研究中管束对传热及流动阻力影响的国内外研究现状,分析了在不同翅片及基管类型结构尺寸下,管束对换热器热力性能影响的规律,并在此基础上对管束排列形式的研究前景进行了展望.     

U形管固有频率的计算

笔者在利用SAP5有限元程序对多跨U形管的振动进行数值计算与分析的基础上,提出了便于工程设计时应用的U形管固有频率计算公式。有助于预测与防止U形管换热器中流体诱导的振动。也有助于此类换热器在动载作用时所进行的动力分析。实验数据表明,公式的计算结果是令人满意的。     

奥氏体不锈钢换热器管束裂纹分析及返修措施

管束是换热器的核心组成部件,换热管与管板的焊接是管束加工的关键工序。在奥氏体不锈钢换热器加工过程中,换热管与管板焊接时会出现裂纹,降低产品质量,缩短使用寿命。本文对不锈钢换热管管口裂纹原因进行分析,并结合分析结果给出合理的返修措施。     

固定式管板换热器的一个分析方法

本文所述固定式管板换热器的分析方法是利用一个轴对称壳体分析的计算机规程或有限元分析的计算机规程来进行的,其管束被模拟为一当量的弹性基础。只有仔细地确定了边界条件之后,在本文中所述的方法采用计算机规程才有可能。方法可以扩大用于带转角,法兰等的壳体。附有数值例题以帮助设计工程师应用此方法。