基于ANSYS的管板有限元分析及其优化设计

换热器中的管板除了承受管程压力和壳程压力乊外,还要承受热流体和冷流体由于温度梯度所带来的温差应力,管板的受力情况复杂多变,严重影响换热设备的经济性和安全性。利用ANSYS有限元分析软件对管板进行了应力和热-应力耦合分析,比较了其应力云图的分布特点,再对7种工况下的应力进行评定,最后以管板质量为目标函数,以管板厚度为设计变量,以管板最大应力为状态变量,对管板进行结极的优化分析,所得结论对于换热器中管板的优化具有一定的指导意义。     

固定管板式换热器管板的热结构耦合分析

管壳式换热器是石油化学工业中最常见的设备。而管板的合理设计对提高固定管板式换热器的安全性、节约材料、降低制造成本具有重要意义。文章采用有限元分析软件ANSYS对在内压和热应力共同作用下的某管板结构进行了热结构耦合分析,与仅进行机械应力分析的应力强度分布进行了对比,结果表明:这种温差应力将与管壳程流体压力造成的机械应力叠加且在应力较高时则会在固定管板式换热器的不同部位造成不同形式的失效。     

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.     

重量载荷对立式换热器管板的影响

固定管板换热器中管板的计算模型是作用在弹性基础上的圆平板。但是对于承受较大重量载荷的立式固定管板换热器,还应考虑重量载荷对管板的影响。通过受力分析和有限元分析得知,重量载荷虽然远小于压力载荷,但会引起较大的应力和变形,可能成为决定管板厚度的条件。因此有必要考虑重量载荷对管板的影响,确保管板的强度。     

固定管板式换热器耦合场有限元分析

对一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,并结合压力载荷分析了在耦合场作用下管板和管板周边结构的应力分布以及换热管拉脱力的大小,最后进行了强度校核,得到几种路径上的应力变化规律。     

绕管式换热器管板的有限元应力分析与结构优化

绕管式换热器广泛应用于大型天然气液化装置,而管板是绕管式换热器的重要组成部件。由于管板处于管程、壳程交界处且布有密集的孔洞,降低了结构强度,使其成为LNG绕管式换热器的相对薄弱部位。利用Ansys有限元计算软件,对LNG绕管式换热器管板及其相连的管箱、换热器壳体进行整体建模和多工况下的有限元应力分析,并根据JB4732-1995进行强度校核。计算结果显示,换热器壳体对管箱短节部分的应力有较大影响;实例中换热器外壳的拉伸作用导致短节内侧局部薄膜应力过大,超出许用强度。增加短节厚度可以有效提高管箱强度;通过将原短节厚度由45 mm增加到57.5 mm,解决了局部薄膜应力过大的问题。     

固定管板式换热器管板与换热管的可靠性分析

主要利用ANSYS有限元软件对固定管板式换热器管板与换热管进行应力分析,获得了该结构的应力强度分布图,可知该结构的最大应力强度发生在筒体与管板的连接处,最大应力强度为160.133 MPa。然后在应力分析的基础上,利用ANSYS有限元软件中的蒙特卡罗法对该结构进行可靠性分析,经过分析获得了其在置信度为95%且初值极限状态Z〈0（Z=σs-σmax）,其中σs为材料的屈服强度,σmax为容器在使用过程中出现的最大应力）的情形下的概率平均值为3.264 8%,即说明容器的可靠度为96.735 2%,并绘制了Z在置信度为95%的情形下的分布图和输出结果参数的灵敏度图,通过此次分析证明了该固定管板式换热器管板与换热管结构是安全可靠的。     

复杂载荷作用下管壳式换热器管板的应力和疲劳分析

以某项目中承受压力及温度双循环载荷的换热器为例,应用有限元分析技术,对管壳式换热器管板在交变的压力和温度载荷共同作用下进行应力及疲劳分析。根据其应力分布特点,分析交变的压力与温度载荷对管板产生的影响。     

波形膨胀节波高对固定管板换热器强度的影响

本文将分析波高部分所受压力(波高压力)对膨胀节轴向变形以及管板系统应力的影响,对其计算公式进行推导和计算。前言我国《设计规定》关于固定管板换热器的强度计算方法同各国标准相比较是先进的。它将管板、管束、法兰、筒体以及封头等作为一个系统,比较全面地分析了各种因素对管板的影响,其计算模型见图1a,对于不带膨胀节的固定管板换热器,该方法的计算结果与应力测试的结果是吻合的。但是,对于带膨胀节的固定     

基于ANSYS换热器非标管板应力评定

为了换热器在运行过程中,管板结构安全。利用ANSYS有限元分析软件,对换热器非标管板在机械载荷和温度载荷共同作用下的应力强度进行了分析,并对其危险截面做了应力评定和强度校核。在对非标管板在不同工作环境、不同危险部位分析与评定合格后,设备才能安全可靠地运行。     

TDI双管板换热器制造质量的控制简

介绍了TDI双管板换热器的结构特点和深孔强度胀接技术。简述了制造过程中的质量控制关键点。通过用模拟管板进行了内管板胀接工艺评定的方法,采取了控制管孔加工精度、强度胀接、管板组装、调整开槽间距及宽度、安排合理的胀接焊接次序、选择合适的胀接压力等措施;采用了新的检验和检测技术,保证了产品质量;增设了压力传感器,完善了安全监测系统。     

固定管板式换热器的温度场数值分析

在对实际结构进行合理简化的基础上,以影响流动和传热的主要结构建立了某固定管板式换热器温度场数值计算模型,采用分段模拟、整体综合的方法,利用CFD软件Fluent对该换热器在正常操作工况下的流动与传热情况进行了数值模拟,得到了计算流道上有关各个构件的壁温场分布,并把主要结构CFD数值计算的结果与实测温度数据进行了对比。结果表明,CFD模拟模型数值分析得到的温度数据与实测数据相符,说明温度场的数值模拟分析方法及其流动条件的假定是符合实际的,计算参数选择是合理可行的。有关固定管板换热器中管束、管板和壳体的温度梯度变化情况的分析表明,尽管在它们的轴向、周向和径向都存在温度梯度,但是温度梯度变化最大的方向是轴向,这意味着轴向将产生最大热应力。     

基于热流固耦合的换热器温差应力分析

建立了某固定管板式换热器的热流固耦合仿真分析模型.首先以CFD方法计算得到换热器流体和固体温度场,然后将其作为热载荷对换热器结构进行热应力计算,着重分析管板与管子及壳体连接处的热应力分布.     

换热器管子和管板焊接接头浅见

通过对管板换热器设计参数、介质特性、使用环境以及承载情况的分析研究,比较不同焊缝接头形式以及焊接工艺过程的选择对最终焊接质量的影响,同时阐述了合理的焊缝检验工艺对于确保在焊接前、焊接过程中以及焊接完成之后保证焊接质量的重要意义,总结出管板换热器管子和管板焊接接头在制造过程中的关键控制点。     

换热器进口管箱流场的数值分析与应用

采用计算流体力学方法，对管壳式换热器进口管箱内流场进行数值分析，模拟结果清晰地显示出管箱内流体流动状况，可用于分析管子与管板连接接头发生冲蚀和泄漏，以及不同区域的管子换热强度不同的原因。应用数值分析方法提出了锥形导流筒结构，明显地改善了管箱内流体流动和压力分布的均匀性，有利于提高换热器的总传热性能。     

换热管与管板的常用连接方法

换热器中管子与管板的焊接直接影响换热器的制造和使用。连接强度和密封性能又直接关系到使用时间和是否泄漏。对常用的强度胀接、强度焊接和胀焊并用等3种方法进行了介绍。     

双管板换热器的结构设计

双管板换热器为管壳式换热器的一种特殊结构。对一台固定双管板式换热器的结构设计和强度计算进行了阐述,其中包括选材、布管、管板的结构和间距、胀管和开槽尺寸等方面的设计和计算。