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    非对称管壳式热交换器管板有限元分析计算.pdf

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    非对称管壳式热交换器管板有限元分析计算.pdf

    第43卷第1期 2014年1月 石油化工设备 PETROCHEMICAL EQUIPMENT Vo1.43 NO.1 Jan.2O14 文章编号10007466201401004803 非对称管壳式热交换器管板有限元分析计算 姜永建,蔡云芳 南通大力化工设备有限公司,江苏南通226401 摘要对非对称管壳式热交换器管板的结构受力情况进行了有限元分析,得到了结构的位移和应 力,并进行了强度校核。 关键词热交换器;管板;有限元;强度;拉脱力 中图分类号TQ050.2;TE965 文献标志码B doi10.3969/j.issr1000-7466.2014.01.009 3D Finite Element Structure Analysis of Asymmetric Tubular Heat Exchanger JIANG Yong-jian,CAI Yunfang Nantong Dali Chemical Equipment Co.Ltd.,Nantong 226401,China AbstractA 3D element model for studying structure stress of nonsymmetric tubular heat ex changer was created to obtain structural displacement and stress.The examine was made for its strength as wel1. Key wordsheat exchangertube sheet;finite elemen;strenght;pulling force 管壳式热交换器设计的主要依据有GB 151 1999{管壳式换热器、GB150.1~150.42011压 力容器以及JB 4732--1995钢制压力容器分 析设计标准_1_3_。 2008年,我公司为某公司冷冻机组设计制造1 台固定管板的管壳式热交换器,其管板上的管束非 轴对称布置,不能用规范中的计算公式进行强度校 核,同时仅壳程的上半部有换热管束,物料流入壳程 后,管板和壳体之间产生较大应力,规范中的公式也 无法计算。陆万明等人对压力容器分析设计中的若 干重要问题提出了一些看法建议,指出合适的有限 元数值模型是确保压力容器分析设计正确性的首要 条件 。 针对该管束非轴对称布置的热交换器结构强度 分析,笔者采用合理的简化措施,建立了热交换器温 度场和结构应力位移场,将计算得到的应力场结果 作为载荷施加至结构有限元模型中,并补充其它载 荷边界条件,计算得到结构各个部分的应力,对几个 关键部位的应力分布进行了总结和强度校核。 1 非对称管壳式热交换器主要参数 文中所述热交换器的管程设计压力1.0 MPa, 设计温度55℃,腐蚀裕量1.0 mm;壳程设计压力 2.1 MPa,设计温度125℃。腐蚀裕量1.0 mm。 其简体材料16MnR,许用应力S 一170 MPa,弹性 模量E 一2.O510 MPa。筒体规格内径厚度 长度为600 Inm8 mm3 60O mm。 管板材质16MnR,许用应力S 163 MPa, 弹性模量E 一2.01510 MPa,有效厚度34 mm。 换热管材质TP2,许用应力S 一24 MPa,弹性 模量E 一1.16210 MPa,规格外径厚度为 19.05 mm0.89 mm。 非对称管壳式热交换器管板布管示图见图1, 254根换热管分布在管板上半部分且左右对称。 2结构分析与力学模型 2.1结构分析 根据结构特性和载荷特性,该结构对称于yOz 收稿日期20130803 作者简介姜永建1963一,男,江苏南通人,工程师,学士,从事压力容器设计、制造及质量管理工作。

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