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。     

特殊结构柔性薄管板的工程计算方法

柔性薄管板是一种特殊结构的薄管板,国内外均采用有限元法进行设计计算。文章在论证一种安全替代计算模型的基础上,应用JB 4732附录Ⅰ"管壳式换热器管板的应力分析"方法,并运用一次结构法原理控制强度,得到与有限元分析极为接近的设计结果。文中还讨论了影响柔性薄管板强度的诸因素的合理设计。     

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。     

含膨胀节固定管板换热器管板的简化计算探讨

为简化带波形膨胀节固定管板换热器管板的有限元分析计算,以某余热回收换热器为例,利用ANSYS软件分别建立该换热器管板的全模型和简化模型,并将两种模型的管板应力及位移分布进行对比。结果表明:简化模型管板的Tresca当量应力分布及径向位移分布与全模型的一致,但简化模型管板的计算最大应力强度值比全模型约大2.6%。计算结果证明此简化方法可行。     

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。     

换热器薄管板的设计计算

将管板视作管子固定支撑下的平板，建立薄管板数学模型，得出了薄管板厚度计算公式；参考GB151-1989（（钢制管壳式换热器》的管板设计计算，提出了适合我国应用的薄管板设计公式；根据应力测定、爆破试验以及使用情况分析，给出了国内薄管板厚度系列表，为薄管板的工程设计提供可靠依据。     

薄管板强度削弱系数修正计算公式

在布管区边缘,薄管板换热器的管板应力分析计算与实测结果存在较大误差。本文在对误差原因进行分析后引入了变强度削弱系数修正计算式,使其计算结果与实测值更为接近。     

特殊结构浮头式换热器的管板强度计算

分析比较了三种基于弹性基础圆平板理论的管板受力情况,指出了管板应力计算的差异,提出了用一种变通的固定管板计算方法来解决特殊结构浮头式换热器管板的应力计算.开发出一种将固定管板应力计算方法应用于其他结构换热器管板应力计算的新途径,使GB 151管板计算方法有更广泛的适应性.     

报刊摘要

<正> 薄管板列管式换热器目前,国内使用的列管式固定管板换热器大都为厚管板,这种管材短缺、用料多、成本高。为了减少管板厚度,厦门化工机械厂从1985年进行薄管板列管式换热器的试制工作。该文介绍了薄管板结构的选择、厚度计算、薄管板的制造及应力测试校验。结果表明,该厂研制的 Dg600蒸汽过热器薄管板的实际应用分布情况与我国现行的强度理论计算相吻合,管板计算结果正确,制造工艺合理,已在福建省某合成氨厂安装使用,运转良好。(福建化工,No.1,p.28,1988)     

薄管板应用分析和设计计算简化方法

对国外引进的薄管板换热器应用进行了分析、测定及爆破试验，提出了管板厚度系列数据，确定了德国ＡＤ规范管板厚度计算公式的适用范围，推出了适合我国应用的薄管板设计简化方法。     

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。     

板壳理论在压力容器强度设计中的经典应用之五——JB 4732浮头式热交换器管板应力分析方法的考证

我国JB 4732标准中的固定管板应力分析方法是精确合理的弹性分析方法,对其进行变通后可应用于浮头式热交换器管板的强度计算。通过该变通方法与JB 4732浮头式热交换器管板强度计算方法的对比计算发现,JB 4732浮头管板分析方法存在欠缺。比较两种方法的计算模型并对其管板受力状况进行分析,找出到了造成问题的根本原因。     

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。     

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(上)

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型管板换热器管板和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。     

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。     

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。     

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。     

薄管板换热器综述

针对固定管板换热器提出了“薄管板”的概念;结合目前国际上常用的管板计算方法以及我国国家标准所采用的方法．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见的经济效益。     

兼法兰式固定管板换热器螺栓力的简化研究

以某换热器为例，讨论了管板兼法兰式结构中非线性因素对管板应力的影响，提出了可不做非线性分析，在结构的有限元模型上直接施加螺栓预紧力的简化方法。计算结果表明，该简化方法合理、安全、可靠，为该类结构的强度分析提供了数值依据．     

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。