波节管与光管对薄管板换热器管板影响的比较

利用ANSYS有限元分析软件,建立了薄管板波节管式换热器和普通光管薄管板换热器的三维模型,对其在正常运行工况时的管板进行应力和应变的分析比较,得到两种换热器的位移曲线图和Mise应力曲线图,对仅受壳程压力与仅受管程压力时,换热管对管板应力分布的影响进行分析比较。结果表明波节管可以缓解管板的变形及应力,同时,薄管板波节管式换热器管板厚度计算方法可用普通光管换热器的管板计算方法替代,为此类换热器管板厚度设计计算方法提供了依据。     

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。     

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。     

应用ANSYS对热管换热器管板应力的有限元分析

热管换热器特点是:利用管内工作介质的相变传热,冷、热流体由管板分隔均在管外流动完成热交换,因此其结构简单,换热效率高。而管板是热管换热器中重要且复杂的关键部件,对于整台热管换热器的运行安全性具有重要的影响。管板是热管换热器最重要也是最复杂的部件之一,针对热管换热器管板的结构与温度以及受力状态,建立了热管换热器的管板与热管阵列的三维实体有限元模型,利用ANSYS软件分析了应力应变及热应力,通过模拟分析,得到管板的温度场及应力分布,对于提高热管换热器安全性,结构性合理性,提供了理论依据。     

带中心管的固定式换热器管板分析设计方法

对带中心管 (尺寸大于其它换热管 )的固定式换热器建立了力学模型 ,提出了该类型换热器管板的一种分析设计方法与相应的计算公式 ,并对三个不同参数的该类型换热器进行了算例分析 ,分析表明 :中心管存在只对其附近的管板应力有较大影响 ,且影响范围较小。     

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。     

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。     

换热管与管板液压胀接技术进展

换热管与管板接头是换热器中最容易发生失效的地方。换热管与管板连接接头的可靠性一直是管壳式换热器设计中受到重点关注的问题。目前常用的液压胀接技术是管壳式换热器换热管与管板连接技术的发展方向之一。换热管与管板接头胀接的研究主要从理论分析、有限元分析和试验研究三个方面进行。其理论分析的模型主要有换热管是单管,管板是无限平板模型和单管套筒模型。有限元分析模型主要有平面应力模型或平面应变模型、2D轴对称模型和3D模型。实验研究包括拉脱实验(压脱试验)、密封实验、应力腐蚀试验、X光衍射试验和应变测量等。通过这些试验来分析不同结构参数下胀接接头的连接强度和密封性能和胀后残余应力,并与理论分析的结果进行比较研究。     

柔性薄管板换热器的结构分析与优化

运用ANSYS对采用柔性薄管板的换热器建立了热分析与结构分析的有限元模型,分析了柔性薄管板的温度场及应力场,得出了管板上的应力分布及最大应力发生部位。根据应力分析结果对影响管板应力的主要结构参数如管板厚度、换热管中心距、不布管区宽度、管板与壳体连接处的转角结构和转角半径进行了分析优化,得到了较合理的设计结果。     

基于ASME Ⅷ-1的大直径固定管板式换热器管板的简化分析

根据ASMEⅧ-1中提供的方法将换热器管板简化成具有有效弹性常数的当量实心板,建立实心板-梁单元模型和轴对称模型,对固定管板式换热器进行分析。通过对比两种简化方式和实体模型之间的管板表面应力,验证了此种简化方法的可行性,为换热器简化分析提供参考。     

脉动载荷下换热器管板接头塑性失效研究

管板接头是换热器常见失效部位,其中交替塑性失效模式缺乏研究。基于材料的多线性等向强化(MISO)本构模型,对U型管式换热器角焊缝管板接头和新型内孔焊管板接头进行了弹塑性数值模拟。通过提取管板管桥中心及管板管孔附近区域的节点的应力及应变数据,得到了在脉动递增载荷下的双向应力和应变规律。结果表明,在脉动载荷的递增加载与卸载过程中,两管板接头的残余应力与残余应变存在差异;随着脉动幅值的递增,塑性应变不断累积,为防止结构最终发生塑性失效,需对应变进行合理控制。通过分析发现管接头内缘处是较容易发生交替塑性失效的部位,在对换热器管板接头失效分析时,应重视载荷历程和焊接接头形式对管板的影响。     

GB151固定式换热器管板应力计算与校核方法的改进

介绍了修订现行国家标准GB 151—1999《管壳式换热器》时,对固定式换热器管板设计中的应力计算与校核方法的改进意见。管板应力计算方法的改进提高了计算精度并更便于使用。针对带膨胀节换热器固定管板的设计增加了两种校核工况。     

换热器类管与管板内孔焊

国营五二四厂对管与管板内孔焊的研究、生产已有二十几年，该技术现已被广泛用于换热器类设备的制造中。换热器类管与管板的焊接，通常采用端面焊，即将管子插入管板孔内，在管板的外侧将管子与管板焊接在一起（图1、2）。该结构型式简单易行，但也有其致命的不足，如管子与管板间的间隙内沉淀积垢后会产生间隙腐蚀，胀管产生的残余应力会引起应力腐蚀。而管与管板内孔焊，则消除了间隙腐蚀，减少了应力腐蚀，延长了设备的使用寿命。所谓内孔焊，是将管子置于管板的内侧，管子与管板形成内孔对接焊缝（通常采用的接头型式，（见图3）或内孔…     

基于子模型法的大型固定管板换热器有限元分析

大型固定管板换热器由于管子数量大,无法在有限元模型中建出所有换热管与管板的详细连接结构,得不到相关区域的真实应力分布,无法有效地进行应力强度评定。对某大型固定管板换热器,利用粗模型确定了管板布管区换热管与管板连接区的最大应力强度位置,进而建立了该位置换热管与管板详细连接结构的子模型。子模型中考虑了换热管与管板的焊接结构及其相互接触,分别对此区域进行基于应力分类法和极限载荷法的分析计算。结果表明:虽然基于应力分类法的焊缝及换热管应力强度评定不合格,但考虑到应力分布的非轴对称特性,基于极限载荷分析的直接法评定应更为合理。对子模型结构进行了极限分析并利用零曲率法确定了极限载荷,按相关标准进行了评定,表明结构满足强度要求。     

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。     

管壳式换热器管板的有限元分析

应用有限元分析技术 ,在操作工况下 ,对管壳式换热器在压力和温度载荷共同作用下进行强度分析。根据其应力分布特点 ,分析压力与温度载荷对管板产生的影响 ,并考虑温度载荷单独作用下对管板产生的影响。     

浮头式,填函式换热器管板设计方法的改进

在以往的浮头式和填函式换热器管板的应力分析研究中,都假设管板边缘简支或固支。本文考虑了管板边缘的各种真实支承情况,提供了浮头式和填函式换热器管板改进的设计方法。在某些情况下,由该方法所设计出的管板厚度将小于按GB—151的设计厚度。     

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。     

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。     

列管换热器固定管板的应力计算与分析

本文将管板作为内部为钻孔板、外部为未钻孔实心圆环的组合平板,采用Singh和Solar建议的应力分析方法,对列管换热器固定管板进行了全面应力分析。运用在弹性基础上具有有效弹性系数的当量实心平板概念,考虑未钻孔圆环的影响、管束支承效应、管子与壳体之间不同的热膨胀、管子与壳体/管箱之间的相互作用,计算了管板钻孔区域不同位置处的横向位移与内力,采用Peterson建议的应力增大系数计算了管板开孔处的峰值应力值。