特殊结构填函式换热器的管板设计

在分析固定管板换热器管板应力的计算原理基础上,指出了该特殊结构的填函换热器,由于其管板周边的剪力和弯矩为零,不会引起管板的整体弯曲应力,故可视为极端状态的固定管板换热器。在进行管板厚度设计时可免除整体弯曲应力的计算,仅按小圆板模型进行计算,且在结构上满足制造要求的最小厚度即可。     

2016年第5期导读

<正>本期论文广场栏目中,基于ANSYS的固定管板换热器有限元分析一文,通过建立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及换热管的轴向应力。同时采用JB4732的方法对管板与筒体的应力进行评定,采用GB/T151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     

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。     

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。     

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。     

带膨胀节固定管板换热器的强度计算

国家标准GB 151《管壳式换热器》的管板计算方法不能适应带膨胀节的固定管板换热器的计算。文献[1]指出,对这种换热器直接按GB 151方法设计管板,有可能造成大的设计失误。其原因是计算中未考虑壳程压力p_s在膨胀节波谷中作用引起的轴向伸长。笔者分析了此"伸长"对换热器管板应力的重要影响,提出一种将"伸长"化为"当量管壳温差"以解决此类换热器管板设计问题的方法,该计算具有精确性。     

双管板换热器的强度计算

双管板换热器是一种特殊结构的固定管板换热器，它的强度设计方法在GB151《管壳式换热器》中未有给出。在对双管板换热器与一般结构换热器的受力进行分析比较的基础上，论证提出了一种工程计算方法，结果偏于安全可靠。允许两块管板采用不同等厚度，使设计趋经济合理。     

壳程偏锥对换热器固定管板设计影响的研究

在固定管板换热器的设计中,壳程带偏锥换热器管板的设计,一般采用与壳程不带偏锥的结构相同的方法,随着装置的不断大型化,换热器的尺寸也逐渐增大,壳程偏锥结构以及锥角给换热器管板的设计所带来的影响值得研究。作者对11种不同结构尺寸的壳程带偏锥的固定管板换热器进行了研究计算和总结对比,给类似结构的换热器的设计提供有效参考。     

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。     

压力容器强度设计技术分析（六）

2 管壳式换热器备元件应力解析 本文介绍我国国家标准GB151《管壳式换热器》中固定管板换热器计算方法所考虑的管板、管子、壳体在各种载荷(P_s、P_t、△t)作用下应力的产生机理、危险工况组合及计算。该计算方法的力学模型如图1所示。     

多股流缠绕管式换热器管板的有限元分析

缠绕管式换热器广泛应用于煤化工装置,因其结构的特殊性,国内标准规范没有对其管板的设计计算方法做出规定。针对循环甲醇冷却器——一种典型的多股流缠绕管式换热器的管板在不同载荷条件下进行了有限元分析和应力评定,指出了有限元分析方法对于多股流缠绕管式换热器管板设计的经济性、实用性与安全性。     

高压U形管换热器的管板计算

讨论了一种U形管换热器管板的计算。由于结构特殊,在GB151—1999《管壳式换热器》中没有这种管板的计算方法。文章在分析此种管板受力的基础上,提出了一种建议计算方法。     

压力容器强度设计技术分析（五）

管壳式换热器的应力以固定管板式最为复杂,为此以固定换热器为例进行分析。1 管板计算方法的发展历程 管壳式换热器在压力容器中占有重要地位。管板的合理设计,对提高整体设备的安全性、降低加工制造成本至关重要。为此近20年来,世界各国都极     

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。     

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。     

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。     

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。     

焊入式固定管板换热器管板设计及计算方法探讨

在分析焊入式固定管板换热器管板结构特点基础上,探讨了该类结构管板的几种计算方法,并结合实例,详述了各计算方法的特点及适用性,并对管板计算结果进行了比较,提出焊入式按压差设计的高压固定管板换热器,在换热管与壳体温差小、线膨胀系数相近的情况下,采用基于AD规范的薄管板设计方法是适用的,且有一定的优势。     

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。