單列式U型管高壓加熱器有限元分析研究.pdf

1、管殼式換熱器是廣泛應(yīng)用于石油化工、電力等工業(yè)部門(mén)中的典型工藝設(shè)備。管板是連接水室、管束和殼體，并承受壓力和熱膨脹以及來(lái)自此三部件載荷的主要部件。在大直徑的情況下，正確分析管板的受力狀況，對(duì)保證換熱器的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著十分重要的作用。
　　本論文研究的是國(guó)內(nèi)首次研制的百萬(wàn)千瓦級(jí)的單列 U型管高壓加熱器，使用ANSYS10.0有限元分析軟件，建立了高加（包括管板、半球形水室及換熱管）的三維實(shí)體有限元模型。在此基礎(chǔ)上，分析了五種典型瞬

2、變工況下高加管板和水室封頭的溫度場(chǎng)分布和熱應(yīng)力場(chǎng)分布；并按照應(yīng)力分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) JB4732-1995分析了管板在包括機(jī)組啟動(dòng)、變負(fù)荷常運(yùn)行和停機(jī)等過(guò)程中可能出現(xiàn)的七種瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)操作工況下的強(qiáng)度狀況。
　　通過(guò)應(yīng)力場(chǎng)分析表明，在各種瞬變態(tài)工況中，管板和半球形水室封頭的過(guò)渡圓弧處始終是熱應(yīng)力最顯著的部位。這是由于該局部結(jié)構(gòu)幾何形狀和特性均發(fā)生了驟變，產(chǎn)生了應(yīng)力集中。溫差帶來(lái)的熱應(yīng)力在水室和換熱管管孔內(nèi)表面高度匯集，“表皮熱效應(yīng)”現(xiàn)象也