基于ABAQUS的热交换器管板热-机耦合场分析

以某石化公司1台U形管式热交换器为评估对象,利用UG软件建立三维模型,采用HYPERMESH软件划分网格、ABAQUS软件编制适合于U形管式热交换器分析的程序,通过数值模拟的方法对其管板进行热-机耦合场分析,得到了压力载荷、温度载荷及其同时作用下热交换器管板应力强度分布云图及计算数据。对结果进行了分析,可为其他形式热交换器的安全评估提供理论参考。     

局部区域布管固定管板热交换器应力的有限元分析

基于有限元温度场分析及温度场与应力分析的耦合数值计算,实现了温度载荷与压力载荷同时作用下的局部区域布管固定管板热交换器整体有限元应力计算,对有限元应力计算结果进行了相应的应力分析。     

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。     

甲烷化废热锅炉管板温度场与应力分析

甲烷化废热锅炉入口温度高达620℃,管壳程温差较大,管板承受内压与温差载荷双重作用.设计中管程选用内部衬里的冷壁结构,管板选用带折边的柔性薄管板结构.由于柔性管板应力状态复杂且各工况不同,难以用常规方法进行设计.基于有限元分析软件ANSYS,以入口端管板及其相连部件为研究对象,并取1/4整体结构及1/2壳程长度进行建模,对其进行温度场分析,得出管板各部分的温度分布,然后综合考虑压力与温度载荷的作用,分4种工况对管板进行详细的应力分析.温度场分析结果表明,各部位的实际温度均低于设计温度,绝热系统布置符合设计要求;应力分析结果表明,管板结构尺寸合理,各载荷工况下管板危险截面的应力强度均满足JB 4732-1995《钢制压力容器——分析设计标准》（2005年确认）要求.     

废热锅炉温度场与应力场的有限元分析

废热锅炉换热管分布的不对称性, 使得管板和筒体等部件的温度场与应力场分析十分困难。为此, 运用有限元法对稳态温度场作了计算, 求得管板、筒体等部件的平均温度、内外壁温差, 并将这些参数作为应力场分析的热载荷; 将废热锅炉离散为由板壳元和杆单元组成的空间结构, 对自重、压力、温度组合的４ 种工况进行计算, 得到管板、筒体等部件的应力场分布规律。根据最大当量应力值对各部件做了强度校核, 为废热锅炉各部件的合理设计和安全评定提供了可靠的理论依据。     

四种高压U形管换热器的管板强度设计

U形管板可视为受压力侧向作用且受管孔开孔削弱的圆平板,此圆平板的应力可分解为简支圆平板和周边受均匀力矩作用的圆平板两部分,文章在对这两部分应力的分布规律进行较详细讨论的基础上,提出了四种U形管板强度的建议计算方法。     

板壳理论在压力容器强度设计中的经典应用之四(上)——管壳式热交换器管板变通计算的原理与应用(上)

通过分析固定管板、浮头管板和填函管板以及U形管板周边剪力和弯矩的状况,指出七种管板周边剪力和弯矩的差别与联系,同时阐明了"差别"对管板应力的影响。以此为基础,利用变通方法对五种特定管板进行了计算,证实了管板周边剪力和弯矩对管板应力的作用,由此决定了各种管板受力的优劣。结果显示,所述管板受力状况由好到差依次为:固定埋焊管板、浮头埋焊管板、浮头夹持管板、U形埋焊管板和U形夹持管板。此外,对于所述各种管板如何利用SW6软件中的固定埋焊管板模块进行便捷变通计算,给出了具体说明。     

板壳理论在压力容器强度设计中的经典应用之一——四种换热器管板强度设计技术分析(下)

以直观的变形与应力的材料力学关系对管板复杂应力进行定性受力分析,深入浅出地阐明各种管板应力的产生机理和计算原理,重点揭示不同管板计算方法间的差别与贯通性。其比繁复的汤姆逊函数所表述的定量力学分析,复杂的公式推导更加便于理解。以固定管板计算原理为基础,解决各种结构的浮头管板、填函管板及柔性管板的计算问题,并应用一次结构法使管板设计更为科学合理且经济安全。以4种特殊结构的"U形"管板换热器管板和4种特殊结构弹性基础管板为例,说明如何应用GB/T 151管板计算方法进行管板的应力的计算。     

2015年第7期导读

<正>本期论文广场栏目中,高度毒性介质负压操作容器制造技术要求的确定一文,分析了正压与负压操作对容器所受压力载荷及壳体承受应力的区别,指出对于高度毒性介质且负压操作的容器,应按给容器施加压力载荷的介质(即容器外的大气)确定,而不是按容器内的高度毒性介质确定。Cr-Mo钢复合管板U形管换热器的合理化设计、级间冷却     

管板厚度对挠性薄管板温度场及应力场影响的有限元分析

针对某余热锅炉的挠性薄管板，分别建立不同管板厚度的有限元模型进行温度场分析和应力分析。温度场分析结果表明，管板厚度变化主要影响管板布管区的温度分布。随着管板厚度的增加，管板布管区在管程侧表面的金属壁温将持续升高，管板布管区两侧的金属壁温差也将不断增大，从而引起管板布管区的金属表面可能出现超温现象。此外，Ps工况和Ps+ΔT工况下的应力分析结果表明：管板厚度的增加主要影响管板非布管区内的弯曲应力值，对管板其他部位(包括管板周边圆弧过渡段处)的应力水平影响则较小；Ps工况下，管板厚度的增加使管板非布管区内的弯曲应力显著降低；而Ps+ΔT工况下，管板厚度的增加则将使管板非布管区内的一次加二次应力明显减小，但其影响程度随着管板厚度的增加而不断减弱。     

复杂载荷下管板应力分析

本文应用Ansys软件建立了真实的管板模型,对复杂载荷下的管板分别进行了温度场、机械场和耦合分析,通过对五种载荷分析找出其危险截面,得出了复杂载荷下管板各危险截面的应力强度均满足设计要求的结论。     

2014年第4期导读

正本期论文广场栏目中,复杂载荷下管板应力分析一文,对复杂载荷下的管板分别进行了温度场、机械场和耦合分析,通过对五种载荷分析找出其危险截面,得出了复杂载荷下管板各危险截面的应力强度均满足设计要求的结论。增强型抗振热电偶套管的制造、大型低温换热器的设计、海上油田原油     

壳程压力载荷下挠性管板扳边应力分类及评定

挠性管板扳边应力比布管区应力大得多，在管板设计计算中应重点考虑。GB/T 16508—2013 《锅壳锅炉》和SH/T 3158—2009 《石油化工管壳式余热锅炉》仅给出了挠性管板扳边结构设计的指导意见和适用范围，没有给出扳边部位的强度计算方法。有关挠性管板应力分析的文献也未给出只考虑压力载荷作用下扳边应力的分类和评定。以1台火管锅壳锅炉为例，对其变形进行分析，建立了5个扳边应力计算有限元模型，研究了在只承受壳程压力载荷下，挠性管板扳边的应力分类和评定。结果认为，挠性管板扳边应力为典型的二次应力，其薄膜应力加弯曲应力应按二次应力进行评定。     

2014年第4期导读

<正>本期论文广场栏目中,复杂载荷下管板应力分析一文,对复杂载荷下的管板分别进行了温度场、机械场和耦合分析,通过对五种载荷分析找出其危险截面,得出了复杂载荷下管板各危险截面的应力强度均满足设计要求的结论。增强型抗振热电偶套管的制造、大型低温换热器的设计、海上油田原油     

大温差三腔冷却器管板设计研究

对一台固定管板式三腔冷却器的管板设计进行了研究,该换热器三个管腔分别具有不同的压力与温度,与GB/T 151中固定管板计算模型存在较大差异。使用有限元分析法计算了三腔在大温差情况下管板的受力状态;对比了常规设计方法与分析设计方法的计算结果;分析了温度、压力分布不均对管板造成的影响;研究了固定管板在不均匀温度、压力作用下常规设计方法的可行性。     

缠绕管式换热器管板T形和对接连接结构对比分析

缠绕管式换热器具有结构紧凑、换热效率高等优点,主要应用于食品、石油、天然气和化工行业。本文对T形和对接两种管板和筒体连接方式,通过建模、定义约束、施加载荷、数值计算及结果分析,用有限元法分析两种连接方式的应力分布特点,用分析设计相关标准进行评定。结果表明:在相同载荷及相同管板和筒体厚度的情况下,对接连接方式应力值更小,结构更为合理。     

LNG罐区低温管道应力分析

采用CAESARⅡ应力分析软件对LNG罐区低温管道进行应力分析,考虑了重力载荷、温度载荷、压力载荷(内压)、风载荷、地震载荷和水锤载荷等因素,并根据美国标准ASME B31.3对应力载荷类别(一次应力和二次应力)的划分和定义,分别对上述载荷工况下产生的应力进行归类和校核分析。分析结果表明:通过合理调整管道走向和借助弹簧支吊架、冷紧单元等辅助作用,可消除管系应力集中现象,以达到优化管道模型和合理配管的目的。在进行应力分析时,提出了管架处于失载状况下,一次应力校核结果将失效,管系需重新建模、一次应力需再校核等观点;同时,提出了偶然性载荷工况下的许用应力的取值方法。     

硫冷凝器管板样机数值分析与应力测试对比

针对硫冷凝器内漏问题,探讨了硫冷凝器管板改进思路.设计了刚性管板与柔性管板样机,建立了样机的数值模型并进行有限元分析,并对样机进行了压力载荷下的应力测试.2种管板样机应力测试结果与有限元数值模拟结果对比分析表明,当换热管支撑强度系数较大时,减小管板厚度对其承受机械载荷能力基本无影响,同时管板弯曲刚度下降明显,可改善因管...     

特殊结构高压U形管热交换器管板计算

对管箱为半球壳结构的特殊高压U形管热交换器管板的受力进行简化,假设管板边缘全部承受边缘弯矩,将管板简化为承受均布载荷、受管孔开孔削弱的平盖结构,选取合适的计算参数进行平盖中心最大应力计算,得到的结果与半球壳支撑平盖结构有限元分析结果相差小于5%,检验了简化方法的准确性。考虑管板开孔强度削弱系数后,管板中心最大应力计算结果与有限元分析结果相差很大,主要是管板开孔强度削弱系数μ统一取0.4所致,取强度削弱系数μ=0.4计算的管板厚度结果偏保守,在工程上是适用的。     

圆弧过渡段转角半径对挠性薄管板应力场影响的有限元分析

对某余热锅炉的挠性薄管板,建立了包含不同圆弧过渡段转角半径的有限元模型,分析了挠性薄管板的温度场分布及管板不同路径处的温度变化规律.结果表明:挠性薄管板的温度分布与厚管板存在明显的差异,挠性薄管板各部位沿轴向的温度变化均呈线性趋势,而沿径向方向的温度变化则呈梯度下降的趋势.此外,在Ps工况和Ps+ΔT工况下对包含不同转...