螺旋缠绕波纹管换热器管板强度分析及传热性能研究

发布时间：2021-04-01 18:17

　　螺旋缠绕波纹管换热器是将波纹管这种高效换热管应用到普通缠绕管换热器中,使得两种结构的优点充分发挥。这种新型换热设备除了强化传热特点以外,螺旋缠绕波纹管截面的周期性扩张和收缩可以使管内的污垢减少,同时单位体积的换热管可以获得更大的换热面积,使得设备紧凑,节省空间等等。但是由于目前这种换热器的应用还很少,各方面研究还有待深入。本论文以螺旋缠绕波纹管换热器为研究对象,对换热器管板的强度和流体的换热性能进行以下方面的研究,主要工作及创新点如下:（1）利用有限元分析软件ANSYS建立了包括螺旋缠绕管在内的整体换热器模型,对缠绕管换热器管束的支撑作用进行了数值分析,结果发现管束对管板的支撑作用可以忽略不计。为进一步分析缠绕管的轴向刚度,本文还定义且拟合出了螺旋缠绕换热管弹性模量等效系数的关联式。（2）利用分析设计的方法对缠绕管换热器管板的应力强度进行了数值计算,结果发现管板最大应力出现在管板边缘的圆弧过渡段,而管板其他部位的应力很小;在对管板进行轻量化设计的过程中发现中心部位的弯曲应力随着管板减薄而增大的趋势比较明显。（3）运用FLUENT软件对螺旋缠绕波纹管和螺旋缠绕圆管管内流体的流动状态及强化... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１管箱部分结构剖面图图

第二章缠绕管换热器管束支撑作用数值分析２有限元模型的建立??本章采用ＡＮＳＹＳ?ＷＯＲＫＢＥＮＣＨ?１６．０进行有限元模型的建立，因为要进行缠对管板支撑作用的数值分析，故建立了?３个对比模型，模型１中换热管为螺旋缠，模型２中换热管为直管，模型３中不考虑换热管。为了提高计算效率，对以上行简化：??（１）由于整体结构及支撑具有对称性，为提高计算效率采用轴向１／２结构建（２）换热管与管板之间采用绑定的连接方式。??（３）模型３中只建立长度为２００ｍｍ的直管结构，在管子的壳程末端施加等效荷。??

Ｓｏｌｉｄｌ８６是一种实体单元，每个单元具有２０个节点，每个节点有３个平移自由??度，支持大变形分析，塑性分析，弹性分析及蠕变分析等，并且可以模拟不可压缩弹??塑性材料和完全不可压缩超弹性材料。Ｓｏｌｉｄｌ８６单元的结构示意图如图２－６所示。??１２??

【参考文献】：
期刊论文
[1]绕管式换热器管板有限元应力分析[J]. 占双林,冯义浩,李肖蔚.  石油和化工设备. 2016(08)
[2]高效换热异型管的研究进展[J]. 丁际昭,熊凡凡,张荣伟,符仁义,潘季荣.  广东化工. 2016(14)
[3]缠绕管式换热器壳程流体特性分析[J]. 张勇,刘鸿彦,李守谦.  石油和化工设备. 2016(03)
[4]螺旋槽管换热器管内流动和换热特性的实验研究[J]. 黄风华,何华,孙建平,黄其斌,李维.  低温与超导. 2016(01)
[5]缠绕管式换热器的特点与发展[J]. 周松锐,曹蕾,王锦生.  四川化工. 2016(01)
[6]单根缠绕管绕流的二维数值模拟[J]. 刘博,李庆生,李淑恒.  石油机械. 2016(02)
[7]绕管式换热器壳侧流场流动与传热的数值模拟研究[J]. 阳大清,周红桃.  压力容器. 2015(11)
[8]基于场协同理论的波纹管强化换热的数值模拟研究[J]. 战洪仁,曹颖,侯新春,王立鹏,李雅侠.  化工机械. 2015(04)
[9]结构参数对绕管式换热器传热特性的影响[J]. 季鹏,李玉星,王武昌,朱建鲁.  油气储运. 2015(08)
[10]煤化工大型缠绕管式换热器的设计与制造[J]. 陈永东,张贤安.  压力容器. 2015(01)

博士论文
[1]波纹管传热强化及其轴向承载能力研究[D]. 肖金花.北京化工大学 2006

硕士论文
[1]螺旋缠绕管换热器流动传热性能研究[D]. 邓靜.郑州大学 2016
[2]外凸式螺旋波纹管流动与传热特性的数值模拟研究[D]. 张晓燕.哈尔滨工业大学 2013
[3]异型管高效换热元件传热性能研究与实验设计[D]. 付崇彬.哈尔滨工业大学 2012
[4]圆弧切线波纹换热管传热强化性能和轴向刚度研究[D]. 杨秀杰.北京化工大学 2008
[5]波纹换热管刚度分析及对管板强度的影响[D]. 程凌.南京工业大学 2006
[6]高压U型管式换热器管板的有限元分析研究[D]. 刘海亮.北京化工大学 2005



本文编号：3113774