固定管板釜式再沸器换热管轴向应力分析

建立了某固定管板釜式再沸器的有限元分析模型,计算了其操作工况下换热管的轴向应力,并对换热管各项应力进行了评定,同时应用JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》所述方法对该再沸器换热管轴向应力进行简化计算。结果表明,2种方法计算所得的最大轴向压应力均位于管束中心,其值仅相差4.5%;有限元法求得的换热管最大拉应力位于管束上部,其值约为JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》简化方法计算结果的1.8倍,说明不宜采用简化方法对固定管板釜式再沸器换热管轴向应力进行计算。     

自然对流垂直管内插旋流片的强化传热研究

以水为工质,采用Fluent软件,对垂直放置的缩放管内插旋流片的自然对流换热进行了数值模拟分析,对光滑管、光滑管内插旋流片、缩放管和缩放管内插旋流片4种管道的传热情况进行对比,并将模拟值与实验值进行比较,两者的结果基本吻合。模拟结果表明,4种换热管中,缩放管内插旋流片水的传热系数最大,传热强化综合因子达到4以上;缩放管配合旋流片能加强壁面附近流体的扰动,又能使管内中心流体形成较强的漩涡流,加强壁面与管内中心流体的热量交换;减小速度场与温度场之间的夹角是增强传热性能的一个重要因素,缩放管内插旋流片的场协同角的体积平均值最小,因此缩放管内插旋流片的速度场和温度场协同程度更高,更有利于传热。     

大直径N型固定管板换热器设计

文章从设计方法、材料选择、应力分析和结构设计等方面,对大直径N型固定管板换热器的设计进行了分析和论述,重点通过采用有限元应力分析和JB 4732管板分析两种方法,对多种工况下N型固定管板处应力和换热管应力进行了详细的对比,验证了JB 4732分析方法不受换热器直径的限制,这为大型化换热器的设计提供了参考。     

原油脱水技术数值研究

为了解决油田后期开发中含水率较高、原油提纯困难等问题,对含水原油进行研究是必要的。通过密度差、沉降分离等方法对原油进行脱水。目前原油脱水的方法主要有重力法、离心法、化学破乳法、电破乳法、升温破乳法、润湿聚结法等,重力分离和离心式分离器被广泛应用于油田开发中。利用CFD方法对波形管、螺旋管油水分离进行数值模拟,得到了油水分离规律：波形管中第10个波谷处出现明显油水分离,在波峰处出现最大含油率,波谷处出现最大含水率;螺旋管中,在管道外侧偏下方出现最大分离现象。     

加氢换热器管束腐蚀断裂分析及改进措施

在某加氢裂化装置一台反应产物/低分油换热器管束中,有两根换热管发生断裂、脱出问题。经换热管断口宏观分析、材料成分分析、断口扫描电镜观察及能谱分析、金相分析、介质分析和交变载荷等综合分析,结果表明：换热器的换热管断裂失效是由点蚀和腐蚀疲劳引起的,点蚀是由氯等腐蚀性元素造成的,且管程受壳程介质冲击载荷影响,在近管板处产生一定的循环应力促进了腐蚀坑处疲劳裂纹的产生和扩展。     

甲醇合成反应器换热管断裂原因分析

采用化学成分分析、机械性能试验、微观组织分析和断口SEM观察以及能谱分析等方法,对甲醇合成反应器0Cr18Ni9不锈钢换热管断裂的原因进行了分析研究。结果表明:反应器壳程锅炉给水中的Cl~-形成腐蚀环境,在工作应力和温度的作用下,在管外壁点腐蚀坑处萌生裂纹并向内壁扩展,直至贯穿;断口呈现解理断裂特征,为沿晶和穿晶的脆性断裂;换热管断裂原因为氯化物应力腐蚀开裂。     

强化传热管管内传热及阻力性能的数值研究

运用CFD软件以水为工作介质,分析了螺旋槽管和波纹管管内传热、阻力和抗结垢性能,并与光管进行对比。结果表明,波纹管在波峰和波谷处产生二次涡流,破坏了边界层;螺旋槽管除了在凸肋部前后产生了二次涡流,由螺旋形槽道形成的旋流还对边界层形成扰动,因此其传热性能要优于波纹管和光管,但其流动阻力也同时被提升。在雷诺数为5×104时,螺旋槽管的最大努塞尔数是光管的2.21倍,波纹管的1.58倍,阻力系数f最大,是光管的7.02倍,波纹管的2.36倍。螺旋槽管的综合性能参数最大为1.26,而波纹管的大约为1,因而螺旋槽管的综合性能优于波纹管。此外,螺旋槽管的抗结垢性能也好于其它2种换热管。     

油浆蒸汽发生器管板上两种管头结构的应力分析

改变管板与换热管接头附近的结构,会对管板及管头处的应力产生影响,通过Ansys Workbench建模和计算,分析比较了常规管板和管孔边带环槽的管板在相同条件下的应力情况,与常规结构管板相比,改进的管孔边带环槽结构的管板可以有效改善管板管程侧表面应力强度。     

温度应力对换热器管束动特性的影响分析

为了研究分析温度应力对固定式换热器管束动特性的影响,提出了精细有限元模型分析和简化有限元模型分析。精细模型把壳体、固定板、折流板采取空间壳单元模拟,换热管采用空间梁单元模拟进行分析计算。简化模型取折流板缺口处的换热管为研究对象,采用空间梁单元模拟进行分析。从计算结果可以发现,当壳壁的温度大于管壁温度时,应力刚化使换热管的自振频率有不同幅度增加,增幅最小的固有频率增幅较小,当壳壁的温度小于管壁温度时,应力软化使换热管的固有频率有不同幅度的减小,减幅最大的固有频率减幅较大。     

超高压换热管的应力分析与安全评定

通过对超高压换热器换热管的三维有限元应力分析，得到了在冷却、加热、急冷、急热四种工况下，换热管直管段及弯管段的应力分布情况；通过应力强度评定和疲劳分析，认为在生产过程中换热管的应力强度值在规范容许的范围内；认为急冷、急热工况转变过程中应力幅值的巨大变化是引起换热管出现裂纹的主要原因之一，并提出了降低疲劳强度的办法。     

自增强厚壁管内壁残余应力无损测量方法研究

以往对自增强厚壁管内壁残余应力测量所采用的方法对测量仪器、设备的精度和测量人员的要求较高 ,为此 ,建立了一套超高压反应管内壁残余应力无损检测方法。根据内壁初始屈服压力容易确定 ,且在内壁屈服时周向应变迅速增加 ,轴向应变陡降的特点 ,在现有设备的情况下就能较精确地测量管内壁残余应力。测量中 ,特殊的密封结构设计成功地解决了超高压下的多引线密封难题 ;管内贴片工具的发明 ,实现了小管径内壁粘贴应变片。该方法成功地实现了超高压聚乙烯反应管内壁残余应力的无损检测     

油浆蒸汽发生器管板失效分析

前郭石化分公司重油催化裂化装置的蒸汽发生器管板与换热管焊接处及管桥大面积开裂,裂纹大多从管束开始沿平行或垂直于焊缝的方向向管板延伸。通过对管板开裂原因进行的多方面分析,认为管板开裂不是由于材质本身造成的,而是由于改造投入使用初期,频繁的开、停工,造成管板处于热胀冷缩的交变状态,导致管板受到温差交变应力作用即交变热载荷作用而产生疲劳破坏,以及在腐蚀介质(水蒸气、氧、油浆中的硫)及拉应力的共同作用下,又使管板受到应力腐蚀。并提出了相应的改进及预防措施。     

薄管板换热器应用分析与设计计算

在分析国外薄管板换热器应用情况和国内薄管板换热器的应力测定、爆破试验以及制造可行性的基础上,给出了薄管板厚度系列数据。探讨了原西德AD《压力容器规范B5》薄管板厚度计算公式,指出20g、16MnR和0Cr18Ni9Ti等管板材料在各种壳程下不布管区最大外接圆直径d2的取值范围。参考GB151—89《钢制管壳式换热器》的计算,提出了适合我国应用的薄管板设计计算的简化方法。     

滩浅海输油管道悬空隐患不停输治理

文章结合工程实际,在运用ABAQUS软件对海底管道进行应力和涡流激振悬跨分析的基础上,提出了海底管道悬空隐患不停输治理方案(悬跨段管道路由修正设计→悬空段碎石回填→水力喷射挖沟→管道检测→应力复核),并在工程中实施,治理施工完成后的管道应力复核计算结果表明,外管应力最大为100.4 MPa,内管最大弯曲应力为72.3 MPa,混输管道外管修正后的应力满足了规范要求。     

水平井油管柱射孔振动的有限元分析

射孔时产生的高压气体会使油管柱产生振动,使管柱受力处于恶劣状态。对于水平井,因管柱较长,用解析方法求解其动力学过程非常困难,因此,根据井眼轨迹参数数据,建立了水平井油管柱射孔振动的有限元模型,在水平井造斜段采用了变坐标系统,使油管柱沿轴向方向有位移,在径向受井筒约束。射孔时的冲击波载荷施加于水平井射孔段部位的油管柱纵向方向。以此为基础详细分析了射孔时油管柱的纵向振动位移和速度随时间的变化关系,结果表明,射孔时对油管柱产生纵向振动载荷远高于对油管柱产生的横向载荷,即纵向(轴向)振动起主要作用。同时,分析了油管内等效应力随时间的变化关系,并得出:在射孔后1.0~1.5 s时间范围内,油管柱内将会出现最大等效应力峰值,此应力发生在造斜段,其最大应力峰值载荷的确定为合理设计油管柱和选择减震器个数提供了理论数据。     

基于ANSYS的不同排列方式短管蜂窝夹套有限元分析

以短管蜂窝夹套为研究对象,采用ANSYS有限元方法,模拟分析了短管排列方式改变对夹套静应力的影响及热应力-机械场对夹套结构强度的影响,进行了夹套疲劳寿命的校核。研究结果表明,在模拟试验条件下,三角形排列方式短管蜂窝夹套结构的总体应力为212.382 MPa,最大当量应力值为266.512 MPa,内筒体内陷量为0.854 mm,外壳外凸量为0.579 mm;正方形排列方式短管蜂窝夹套结构的总体应力为170.215 MPa,最大当量应力值为199.982 MPa,内筒体内陷量为1.573 mm,外壳外凸量为1.183 mm。2种短管排列方式的蜂窝夹套结构均满足强度要求和疲劳寿命要求。     

双金属管极限弹性水压复合工艺研究

基于双金属管水压复合工艺,提出了一种利用材料极限弹性膨胀特征曲线控制双金属管水压复合效果的方法。复合管接触应力试验表明,为了获得最佳的复合效果,外基管材质级别要尽可能高,而内衬管材质也应采用刚度匹配的材料;在内衬管和外基管的材料既定的情况下,复合过程采用的水压越大,复合管获得的剩余弹性势能越多,复合效果越好。复合管水压膨胀试验结果表明,当外基管的膨胀过程处于由弹性变形向塑性变形阶段过渡的拐点时,复合管将获得最大剩余弹性势能,可确保复合管双金属层达到最佳贴合状态。     

加热炉炉管焊接缺陷的事故分析

通过应力计算分析,得出该加热炉炉管焊接缺陷的事故原因,提出了预防措施。     

萨曼杰佩天然气井口管道位移分析

萨曼杰佩气区天然气气井投产后,随着天然气产量的提高,部分单井井口地面管道出现不同程度的位移,给生产的正常运行带来了隐患。文章分析了井口管道位移的原因,通过对现场实际运行参数的收集,建立模型对系统进行应力分析,提出了整改措施,并对位移量较大的井口管道增设固定墩。通过一年多的生产运行,证明了整改措施的可行性。文章对今后类似工程提出了建议。     

实体膨胀管膨胀工具优化分析

为了使膨胀管技术在国内得到大范围应用,采用三维弹塑性接触问题有限元法着重研究膨胀工具的锥角、定径长在膨胀过程中变形力以及残余应力的变化规律。采用ANSYS10.0建立膨胀管模型以及膨胀锥三维实体模型,单元类型选择Solid95,网格划分采用映射网格。研究结果表明,在膨胀锥锥角保持不变的情况下,膨胀锥定径长对膨胀后套管的残余应力没有太大影响,但对套管膨胀所需要的膨胀力有较大影响;膨胀锥锥角对套管最大残余应力没有影响,但对膨胀力的影响十分明显,当膨胀力的径向分力大于材料的抗拉强度时,材料将发生破坏。