硫磺制酸火管锅炉管板应力分析与结构优化

发布时间：2017-10-25 12:01

  本文关键词：硫磺制酸火管锅炉管板应力分析与结构优化

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【摘要】：近年来由于硫磺价格的下跌,以及环保的要求,我国硫磺制酸发展很快。硫磺制酸的炉气清洁无尘比较适合采用火管锅炉,而高参数硫磺制酸火管锅炉的发展在我国刚刚起步,仅有短短数年的历史。本文总结了火管锅炉结构设计要点,并通过比较得出适合大型高参数硫磺制酸火管锅炉发展的炉型,同时还总结了火管锅炉关键部位的结构设计。本文重点研究了硫磺制酸火管锅炉设计中的下列问题。一是挠性薄管板设计及热应力分析,不仅得出了比较精确的管板厚度还进行了ANSYS模拟验证。二是针对管板连接不够可靠的状况提出了胀焊并用的连接方式,由于管子的直径较大而管板厚度较薄,胀接的过程中容易引起管板鼓包,胀接压力要进行更精准的计算,进行了胀接过程的模拟,进一步缩小了胀接压力的选取范围。针对管内温度场的确定,采用HTRI软件进行模拟,得出换热管内表面的温度沿轴向并非线性分布。运用HTRI软件得出的计算结果进行锅炉的热应力分析和管壳程温差应力计算可以得到个更加精确的结果。本研究能对火管锅炉设计、制造和运行管理者有所帮助。
【关键词】：火管锅炉 结构设计 应力分析 ANSYS
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ111.16
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题的提出与背景9
• 1.2 国内外硫磺制酸火管锅炉研究领域的发展状况9-14
• 1.2.1 硫酸生产装备的发展趋势9-11
• 1.2.2 主要技术路线11-13
• 1.2.3 与国外同类技术的差距13-14
• 1.3 研究成果的工程应用现状14-17
• 1.3.1 高温防护套管的选材14-15
• 1.3.2 烟管与管板的连接15
• 1.3.3 火管锅炉挠性薄管板设计15-16
• 1.3.4 管板圆弧过渡结构设计16-17
• 1.4 本课题的研究重点与方向17
• 1.5 研究意义17-19
• 第2章 锅炉整体结构设计19-29
• 2.1 火管锅炉的结构及相关参数19-21
• 2.1.1 火管锅炉的结构简介19
• 2.1.2 锅炉的结构参数及主要工艺参数的确定19-21
• 2.2 火管锅炉基本强度计算21-29
• 2.2.1 余热锅炉的壳程锅壳计算21-23
• 2.2.2 折边挠性管板的计算23-26
• 2.2.3 烟管的计算26-29
• 第3章 火管锅炉ANSYS应力分析29-46
• 3.1 ANSYS软件简介29-30
• 3.2 模型的建立30-32
• 3.3 载荷与边界条件的确定32-34
• 3.3.1 热载荷边界条件32-33
• 3.3.2 机械载荷边界条件33-34
• 3.4 火管锅炉不同工况下的应力分析34-45
• 3.4.1 工况一下火管锅炉应力分析34-36
• 3.4.2 工况二下火管锅炉应力分析36-39
• 3.4.3 工况三下火管锅炉应力分析39-41
• 3.4.4 工况四下火管锅炉应力分析41-43
• 3.4.5 工况五下火管锅炉应力分析43-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 管板胀接的应力分析及胀接压力的优化46-66
• 4.1 管板胀接方式的分类与选择46-49
• 4.1.1 胀接方式的分类46-47
• 4.1.2 胀接方式的选择47-49
• 4.2 管板与换热管胀接的基本原理49
• 4.3 液压胀接残余接触应力的理论推导49-57
• 4.3.1 材料模型50-51
• 4.3.2 模型基本方程51-52
• 4.3.3 换热管弹塑性变形阶段52-54
• 4.3.4 管板加载阶段54-56
• 4.3.5 卸载阶段56-57
• 4.4 管板胀接的有限元分析57-62
• 4.4.1 管板胀接模型的建立57-58
• 4.4.2 材料应力.应变曲线58-60
• 4.4.3 网格划分及载荷加载60-61
• 4.4.4 模拟结果61-62
• 4.5 胀接压力的优化62-65
• 4.6 小结65-66
• 第5章 全文总结及展望66-67
• 5.1 全文总结66
• 5.2 研究展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71

【参考文献】

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本文编号：1093606