非对称薄管板换热器的有限元分析

对某非对称薄管板换热器建立了有限元模型进行温度场和应力场分析,结果表明管束布置的非对称性未对薄管板的温度场造成明显影响,薄管板各部位沿管板厚度方向的温度变化均呈线性分布,未出现较大的温度梯度。然而该非对称性对薄管板的应力分布却存在显著影响:薄管板非布管区的应力和变形明显高于布管区,两者对比存在显著差异。此外在温度载荷与压力载荷共同作用时,薄管板高应力区位于薄管板与壳体连接的圆弧过渡区内表面,该处的应力分布具有典型的非轴对称特性。     

扭曲管换热器管板的有限元分析

采用有限元分析软件ANSYS,对扭曲管换热器的管板在三种工况下的应力进行计算,分析了扭曲管轴向刚度削弱系数对管板应力强度及扭曲管轴向应力的影响。结果表明,扭曲管的轴向变形补偿能力优于普通直管,可以降低在温差载荷作用下管板中的应力,但会提高压力作用下的管板应力。在压力载荷作用下,扭曲管上的平均应力大小与普通直管差别不大,但扭曲管的轴向应力在管子横截面上的分布不均匀,局部的轴向应力远远高于平均应力水平,因此扭曲管抗疲劳和应力腐蚀开裂的能力不如直管。不同厚度的管板受扭曲管管束轴向刚度的影响不同,当管板厚度较小时,扭曲管管束轴向刚度的影响较大。     

浮头换热器管板热应力分析

浮头换热器是工程上应用极广的管壳式换热器,由于浮头端管板与壳体不相连,一般浮头换热器管板设计不考虑温差应力作用。建立了某循环油浆蒸汽发生器管板有限元分析模型,分别计算了在管程压力、壳程压力和温差3种载荷作用下管板中的应力,并考察了管板厚度的影响,结果发现,对于厚管板,由温度载荷引起的管板中的应力甚至大于由压力载荷所引起的应力。因此,虽然是浮头换热器,当管板厚度较厚时,不能忽略温度载荷的作用。     

高压挠性薄管板的计算

利用SH/T 3158,AD 规范及 EN 12953中的计算方法对高压薄管板进行了计算,并应用ANSYS软件对计算厚度进行了分析校核,得出的结论是这些标准公式在计算管板布管区及布管区外的厚度是适用的,但在薄管板的转角处因受力复杂,且属于挠性支撑,标准公式无法考虑这些因素,需要使用应力分析软件对这些部位进行设计计算。     

EA-304非对称换热器管板应力分析计算

介绍了一端管板与管箱和壳体焊接的固定结构、另一端管板可滑动的非对称换热器在压力和温差载荷作用下的分析计算方法,分析计算了原进口、第一、第二次国产化3台换热器管板应力,管板厚度由117mm减薄为50mm,换热器的各项性能均超过原进口设备。     

多股流绕管换热器管板结构分析

多股流绕管式换热器结构特殊,目前国内外尚无这种结构的管板计算标准。分别按照GB 151和ANSYS对此管板结构进行了规范计算与有限元应力分析,利用ANSYS建立了管板结构分析有限元模型,分析了管板的应力场,明确了管板的应力分布及最大应力部位,根据应力分析结果对管板厚度进行了优化,达到了既减轻设备重量,又节约材料、降低成本的目的。     

GB 151中带膨胀节固定式换热器管板计算方法的改进

介绍了修订现行国家标准GB 151—1999《管壳式换热器》时,对带膨胀节的固定式换热器管板设计中应力计算方法的改进意见。文中指出现有计算忽略了膨胀节圆环内部压力引起轴向位移影响,会对某些高参数换热器固定管板的应力分析带来较大误差,并基于板壳理论得到膨胀节圆环内部压力与其两端受轴拉力引起轴向位移之间的相互关系,并结合现行GB 151管板计算模型,提出修订原则和方法。通过有限元计算,证明该方法是可靠的。     

波纹管换热器管板强度计算方法

在波纹管换热器管板的设计中,一般都是将波纹管简化为相应规格的光管来进行设计计算的。然而波纹管不同于光管,波纹管的轴向刚度比光管的轴向刚度小得多,造成其对管板的支撑与光管有明显不同,最终波纹管换热器管板的设计计算结果存在着很大的不确定性。本文通过等刚度当量折算,获得将波纹管转化为虚拟直管的方法,最终将虚拟直管的几何参数输入到过程设备设计计算软件SW6-1998中进行管板的强度计算,较好地奠定了一套针对波纹管换热器管板强度计算的工程方法。     

焊入式薄管板的试验研究

焊入式薄管板是目前国内推广使用的列管式换热器的薄管板两种结构型式之一,本文系统地介绍了常温应力测定、温差应力测定和爆破试验等研究成果以及管板强度计算方法。通过生产使用考验,证明焊入式结构是很有前途的。     

列管式换热器薄管板计算方法的探讨

本文论证苏联薄管板计算方法为经验性近似公式、由此公式所引伸的结论是错误的。任意扩大该公式使用范围,其设计结果可能导致失误。考证薄管板强度有关问题,兼论我国规范管板计算方法的合理性。固定管板换热器采用薄管板具有节省材料、方便制造、减轻重量、降低造价等优点。采用和推广薄管板技术是有一定经济意义的。薄管板技术自从随西德引进装置传入国内后,引起了化工设备设计、制造和使用部门的普遍重视,随之国内开展了一系列的试验、研究和推广使用等工作。经多年来各方面的研究和实践表明薄管板技术是切实可行的,证明以往的“厚管板”确实有着潜力可挖。目前化工设备设计中采用薄管板愈来愈多,特别在不锈钢管板设备情况,尤其显示出优越性。在设计中采用和推广薄管板技术首先要解决的是其计算方法的问题。薄管板的强度计算问题是国内外设计中值得探讨的课题。根据文[1]的介绍,目前国内外对薄管板的计算方法主要有三种: 1. 西德AD规范方法 2.苏联薄管板计算方法 3.我国规范方法为了能较合理的、正确的设计薄管板,本文对上述计算方法,其中主要是对苏联薄管板计算方法进行一些探讨,以期大家讨论。     

列管式换热器薄管板计算方法的探讨

本文论证西德AD规范薄管板计算方法理论基础的局限性,表明该方法只能是低参数设计范围内的近似经验公式; 讨论AD薄管板计算方法适用温差范围问题,通过计算一系列薄管板换热器的管壳金属壁温差,核实实际温差远未超过50℃; 分析西德伍德公司关于薄管板公式适用范围的计算判断法,指出该方法是不合理的。     

波纹管换热器管板的设计计算与强度校核

利用有限元方法进行波纹管分析讨论波纹管换热器管板计算,给出了波纹管换热器管板强度计算方法,即将波纹管换热管进行等刚度折算为同直径(外径)的光管,通过对折算前后两种计算结果的对比分析发现,本文采用的计算方法,不仅更为全面,且更便于实际操作和工程应用。     

薄管板换热器的结构型式与强度设计

本文针对固定管板换热器提出了“薄管板”的概念,并用塑性极限和弹性安定性理论对薄管板结构的强度进行了既先进又合理的计算,使薄管板的强度得到最大限度的发挥,薄管板换热器的推广应用能获得可观的经济效益。     

U形管式换热器管板的优化设计

简要介绍了U形管式换热器管板设计规范;并通过MATLAB编程计算和绘图,实现了对U形管式换热器管板的优化设计。该研究对于U形管式换热器的工程设计具有一定的参考价值。     

基于Workbench的换热器管板有限元分析

固定管板式换热器是化工装备行业最常用的设备,管板受管程壳程压力和温度的作用时,受力情况比较复杂。采用Ansys workbench有限元分析软件对某换热器管板进行强度分析与模拟,探究管板结构的应力应变程度。结果表明:管板中心应变程度最为明显,变形位移量最大,由中心向边缘的延伸区域变形位移量逐渐减小,最大应力值出现在管板与法兰连接的螺栓孔处,此换热器管板结构符合强度要求,可以用于安全生产。     

管板隔板槽面积计算及其对管板厚度影响

本文介绍了换热器多管程管板三角形排列 ,正方形排列时的隔板槽面积计算 ,并以浮头式换热器为例 ,分析说明多管程管板的隔板槽面积计入与否对管板厚度的影响。     

管板应力精细化分析统一理论简介

基于Ambartsumyan横观各向同性厚板理论,介绍了管板应力精细化分析的统一理论。与其他简化理论不同,精细化统一理论讨论更为一般的情形,即:考虑管板厚度方向与管板面内(横观)弹性常数的差异;考虑管板剪切应力的影响;考虑两管板材料、厚度、直径及周边约束条件不同的情况;考虑管程、壳程压力降(含流体重力)及换热管和壳体自重的影响。数值计算对比分析表明,对薄管板及厚管板的应力分布精细化统一理论预测结果与有限元分析结果符合得非常好,而ASME规范设计结果是不准确或错误的。     

波纹管换热管刚度计算模型研究

波纹管换热器管板的设计中,一般都是将波纹管简化为相应规格的光管来进行计算.然而波纹管不同于光管,波纹管的轴向刚度比光管的轴向刚度小得多,造成其对管板的支撑与光管有明显不同,最终波纹管换热器管板的设计计算结果存在着很大的不确定性.文中从波纹管刚度的计算方法入手,用有限元方法计算出波纹管换热管刚度值,进而分析了不同尺寸参数对于波纹管刚度的影响,并在此基础上建立针对工程上常用规格的波纹管刚度计算模型,经参数关联后,该模型具备了较佳的波纹管刚度预测能力,从而为波纹管换热器管板的强度计算提供方便.     

制冷装置蒸发器异型管板设计研究

制冷装置用蒸发器异型管板有其结构和使用条件的特殊性,不宜采用GB151-1999《管壳式换热器》进行管板设计计算,企业标准中管板厚度公式考虑因素较少,且得出的厚度较薄。通过全参数的有限元数值模拟,获得了一系列数据,分析了管板中应力与结构参数的关系。利用数据拟合技术,获得了异型管板的设计方法。     

基于ANSYS的双管板换热器管板厚度设计探讨

由于双管板换热器管板结构的多样性,其管板厚度设计方法目前国内没有标准可依。针对某U型管及固定管壳式换热器双管板结构,根据SW6软件相应模块进行管板厚度近似计算,在此基础上采用ANSYS软件对管板结构进行热应力分析和优化设计,进一步讨论了聚液壳结构的影响。分析结果表明,双管板换热器管板厚度采用SW6软件近似计算是安全的,但结果过于保守。有限元优化设计有效地降低了管板厚度,为双管板换热器管板设计提供了有效手段。