基于ANSYS的固定管板换热器有限元分析

建立了固定管板式换热器的有限元分析模型,按标准方法计算六种工况下管板应力、壳程筒体的轴向应力以及换热管的轴向应力。同时采用JB4732-1995的方法对管板与筒体的应力进行评定,采用GB/T151-2014的方法对换热管的轴向应力、拉脱力进行评定。结果表明,管板及换热管满足结构的强度要求。     

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。     

乙苯换热器换热管与管板接头开裂失效分析

固定管板式乙苯气-反应混合气换热器投用1 a内多次发生换热管与管板焊缝开裂,全面检查发现换热器还存在筒体呈波浪状、筒体膨胀节严重变形和开裂、管板向外突出变形、鞍座焊缝开裂等失效形式.检验分析表明,换热管与管板焊缝开裂为氯化物应力腐蚀开裂,热应力过大是导致应力腐蚀的主要因素.     

带N型管箱换热器中筒体厚度对管板设计厚度的影响

对于带N型管箱的固定管板换热器,管板与两侧筒体直接焊接;文章从基本原理入手,考察管板周边区域的受力情况,分析了筒体厚度对旋转刚度参数Kf及管板边缘支撑条件的作用;区分壳程带与不带膨胀节两种情况并结合换热管加强系数K的调整,文章通过八个算例来分析圆筒厚度变化对管板内径向应力分布以及极值的影响.由于壳程筒体的轴向刚度与其自身厚度有关并会直接影响到管板的设计厚度,文章分析了这一影响规律并提出了壳程筒体由不同厚度段组成时的轴向刚度计算.     

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。     

甲醇合成塔管板试验工况下有限元分析及强度评定

本文应用有限元软件ANSYS对某甲醇合成塔管板及相关部件在水压试验工况下的应力分布进行了分析。采用了三维参数化建模方法,包括管板及其过渡段、管程封头、壳程筒体及换热管。在得到分析结果后,进行强度评定,判断该部件结构在该工况下是安全的。     

乙烯装置第二急冷锅炉的管板应力分析

对乙烯装置第二急冷锅炉的管板进行了有限元分析。在分析中,采用有效弹性常数的概念将管板、换热管、过滤管和壳程筒体的应力分析简化为对称问题,然后根据“钢制压力容器－分析设计”标准JB4732－95的评定方法,确定出了安全、经济的管板厚度。     

固定管板换热器膨胀节设计应注意的几个问题

介绍了固定管板换热器设计中与膨胀节的设置相关的几个问题,包括膨胀节设置原理:因管程与壳程的膨胀系数不同致使两者的膨胀差过大,导致壳程筒体拉伸应力、换热管拉伸或压缩应力、换热管拉脱力中出现的不合格项,需要设置膨胀节。介绍了膨胀节与筒体对焊连接时,允许筒体削薄的限制条件,包括膨胀节设置位置的确定:对于立式换热器,膨胀节宜设置于耳式支座的下方;而卧式换热器应设置于管道约束小的一侧等等。     

成品油输送换热设备有限元分析及优化

采用有限元法对成品油输送换热设备进行有限元分析及优化设计,并对其危险截面进行了应力评定和强度校核。同时对保温区保温材料填满率、壳程简体壁厚和管箱简体壁厚进行了优化设计。结果表明,该固定管板换热器在正常操作运行中是安全的。     

异形管板换热器应力分析与评定

通过有限元温度场分析及温度场与应力分析的耦合数值计算,实现了异形管板换热器温度载荷与压力载荷同时作用下的有限元应力计算。采用JB4732—1995《钢制压力容器———分析设计标准》的应力分类及强度评定方法对分析结果进行了评定,实现了在构建异形管板换热器真正实际结构有限元模型下的应力分析与评定。     

固定管板式换热器管板的应力分析和强度评定

利用有限元软件ANSYS Workbench 17.0对固定管板式换热器的管板在管程单独作用、壳程单独作用、管程和温差同时作用、壳程和温差同时作用、管程和壳程同时作用以及管程、壳程和温差同时作用的多种工况下进行应力分析和强度评定。结果表明:在管程和温差同时作用的工况下,管板的等效应力最大值出现在管板与筒体相连接的部位;管板最大变形量出现在管板外边缘。采用线处理法对应力进行当量线性化处理,验证管板结构强度合格。     

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。     

ASME Ⅷ.2多孔板弹性分析方法在大型列管式反应器设计中的应用

大型列管式反应器是石化装置中的重要设备。该类反应器和上下管板与管壳程筒体均焊接的固定管板式换热器类似。在装置大型化后,这类反应器中换热管数量较多,建立3D模型进行有限元应力分析,求解不便。ASMEⅧ.2标准中的分析计算章节,采用附录5-E的弹性应力分析为基础的多孔板设计方法,将管板等效成当量实心板进行应力分析,简化了计算,是目前国际上较为通用的方法。文章详细介绍了某大型列管式反应器采用ASMEⅧ.2中当量实心板简化方法进行应力分析的过程,并将分析结果与真实的3D模型计算进行对比,结果表明:这种方法是可靠的,可在实际工程中应用。     

管壳式换热器管板的疲劳分析设计方法探讨

随着石油化工工程技术的发展,换热器操作条件的复杂化,换热器的疲劳工况在运行中时有出现,目前在进行换热器管板疲劳分析时,往往忽略管板与换热管实际连接接头处的峰值应力计算。采用有限元分析研究管板与换热管连接接头焊缝的峰值应力状况,证实了对换热器疲劳部位进行疲劳分析的必要性。对4种管板与管子连接接头焊缝的高应力进行了计算比较,根据管板弯曲变形的特点,提出了一种受力最佳、制造和检验均很方便的、可避免疲劳分析且合理的管板及其换热管连接结构。     

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。     

浮头式换热器管板法兰系统的分析计算

本文介绍了浮头式换热器管板、法兰、螺栓、垫片及封头、筒体、管子的固定管板部份的应力应变分析,并导出一套新的计算方法。此法能确定管板法兰部份的密封性能,并能校核管板、法兰及螺栓的强度。     

基于一次结构法的余热锅炉挠性管板有限元分析设计

对某大直径管壳式余热锅炉建立有限元模型进行7种不同工况下的应力分析。选取其中两种最危险工况进行了挠性管板的强度评定,并对不同工况下换热管的轴向应力也进行了核算。结果表明在壳程压力作用下,挠性管板周边无支撑的非布管区存在较大的弯曲应力并成为挠性管板的主要控制应力。在挠性管板计算中采用基于一次结构法的有限元应力分析可有效地解决挠性管板的强度问题。     

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。     

采用实体模型的厚管板的有限元分析

应用ANSYS通用有限元分析软件,对某换热器建立了考虑管箱、部分壳体和换热管影响的管板有限元实体模型,进行了温度场分析,得出了管板上温度场的分布规律。同时按照JB4732—1995《钢制压力容器———分析设计标准》分析了管板在开工、正常操作和停工过程中可能出现的共计7种瞬态和稳态操作工况中的应力和变形状况,并进行了应力评定,找出了危险工况和该管板强度的控制因素。分析表明,有限元分析法是分析管板的有效方法,适用于各种管板特别是多管程或多壳程换热器管板的设计和结构优化。     

波节管换热器管板应力分析

笔者利用有限元分析软件ANSYS,建立了波节管换热器的模型并进行了有限元分析,重点介绍了波节管换热管板的应力分布情况,并用实验应力测试方法进行了验证,两者有较好地吻合。此研究结果为波节管换热器管板的设计提供了有力的依据。