缠绕管式换热器管板的应力分析
发布时间：2022-12-07 03:17
缠绕管换热器目前较多地应用于化工领域的深冷装置,如空分和甲醇装置,随着国内对缠绕管换热器研究的深入,国内多家单位不断攻关,扩大缠绕管换热器的应用领域已取得初步的成绩,但由于缠绕管式换热器管板的受力状态与U形管换热器管板和固定管板不同,目前这种结构管板计算还没有成熟方法和标准。本文将缠绕管式换热器管板简化为当量实心圆平板作为理论模型,由于管孔对于管板的削弱作用,将圆平板分为两部分,一部分是中心不布管圆板区,一部分为布管圆环区,通过变形协调方程,求出管板在均布载荷下的挠度,根据广义胡克定律推导出缠绕管式换热器管板的应力强度计算公式。通过近似等效U形管管板按GB151中标准计算与基于弹性理论设计计算结果对比,基于弹性理论设计计算管板厚度比近似等效U形管计算管板厚度小。利用有限元分析计算与理论计算对比,得出基于弹性理论设计的管板应力值与有限元计算值基本一致,管板的应力分布规律也基本一致。考虑到缠绕管束对管板支撑作用影响,建立带有缠绕管束的换热器模型,在七种不同工况下对其进行有限元分析。其结果与单块管板计算值对比,带管束的计算结果与不带管束的结果不同,是因为缠绕管束对管板的支撑作用。最后通过引用...
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点摘要
第一章 绪论
1.1 课题研究意义
1.2 缠绕管式换热器的特点
1.3 缠绕管式换热器的研究进展
1.4 国内外对管板的相关规定
1.4.1 国外对管板的相关规定
1.4.2 国内对管板的相关规定
1.5 学位论文研究内容
第二章 缠绕管式换热器管板的弹性理论解
2.1 基于弹性理论的管板应力分析
2.2 本章小结
第三章 缠绕管式换热器管板的应力分析及安全评定
3.1 缠绕管式换热器的基本工艺参数
3.2 近似等效U形管设计管板的应力分析
3.3 基于弹性理论设计的管板应力分析
3.4 本章小结
第四章 缠绕管式换热器管板的有限元分析
4.1 有限元分析
4.1.1 有限元分析法简介
4.1.2 ANSYS Workbench软件简介
4.1.3 应力线性化及强度判定
4.2 近似等效U形管设计管板的有限元分析
4.2.1 有限元模型建立
4.2.2 管板上路径的选择
4.2.3 理论计算值与有限元分析值对比
4.2.4 缠绕管式换热器管板的安全评定
4.3 基于弹性理论设计管板的有限元分析
4.3.1 理论计算值与有限元分析值对比
4.3.2 缠绕管式换热器管板的安全评定
4.4 对比讨论
4.5 本章小结
第五章 缠绕管式换热器管板的耦合场分析
5.1 ANSYS的耦合场分析
5.2 换热器的整体有限元模型
5.3 温度场对管板的影响
5.3.1 模型温度加载
5.3.2 应力分析
5.4 组合工况下管板的应力分析
5.4.1 仅管程压力作用
5.4.2 仅壳程压力作用
5.4.3 管、壳程压力同时作用
5.4.4 管程压力与温度同时作用
5.4.5 壳程压力与温度同时作用
5.4.6 管、壳程压力与温度同时作用
5.5 理论计算值与模拟计算值对比分析
5.6 本章小结
第六章 缠绕管式换热器管板的案例分析
6.1 缠绕管式换热器的工艺参数
6.2 理论计算分析
6.3 有限元计算分析
6.4 本章小结
结论与展望
主要结论
后续展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]有限元分析法在化工压力容器设计中的应用[J]. 彭芳,焦健. 内蒙古石油化工. 2017(10)
[2]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)
[3]不同强度分析中各种载荷的叠加原则——压力容器应力分析设计中的六个重要问题（二）[J]. 闫东升,夏少青,郭雪华,王小敏. 石油化工设备技术. 2016(03)
[4]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)
[5]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)
[6]低温液氮用系列缠绕管式换热器的研究与开发[J]. 张周卫,李跃,汪雅红,薛佳幸. 石油机械. 2015(06)
[7]LNG系列缠绕管式换热器的研究与开发[J]. 张周卫,薛佳幸,汪雅红,李跃. 石油机械. 2015(04)
[8]ANSYS在压力容器设计中的应用研究[J]. 王强. 科技与创新. 2015(04)
[9]多股流绕管换热器管板结构分析[J]. 李健伟,曲萍,武艳芳,李佳航,王家祥,林丽华. 压力容器. 2013(05)
[10]螺旋缠绕管式换热器的设计、制造及工程应用[J]. 徐学才. 医药工程设计. 2012(06)
硕士论文
[1]缠绕管式换热器换热工艺研究[D]. 薛佳幸.兰州交通大学 2015
[2]缠绕管式换热器计算方法研究[D]. 于清野.大连理工大学 2011
[3]管壳式换热器管板应力的三维有限元分析[D]. 季维英.南京理工大学 2006
本文编号：3712134
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点摘要
第一章 绪论
1.1 课题研究意义
1.2 缠绕管式换热器的特点
1.3 缠绕管式换热器的研究进展
1.4 国内外对管板的相关规定
1.4.1 国外对管板的相关规定
1.4.2 国内对管板的相关规定
1.5 学位论文研究内容
第二章 缠绕管式换热器管板的弹性理论解
2.1 基于弹性理论的管板应力分析
2.2 本章小结
第三章 缠绕管式换热器管板的应力分析及安全评定
3.1 缠绕管式换热器的基本工艺参数
3.2 近似等效U形管设计管板的应力分析
3.3 基于弹性理论设计的管板应力分析
3.4 本章小结
第四章 缠绕管式换热器管板的有限元分析
4.1 有限元分析
4.1.1 有限元分析法简介
4.1.2 ANSYS Workbench软件简介
4.1.3 应力线性化及强度判定
4.2 近似等效U形管设计管板的有限元分析
4.2.1 有限元模型建立
4.2.2 管板上路径的选择
4.2.3 理论计算值与有限元分析值对比
4.2.4 缠绕管式换热器管板的安全评定
4.3 基于弹性理论设计管板的有限元分析
4.3.1 理论计算值与有限元分析值对比
4.3.2 缠绕管式换热器管板的安全评定
4.4 对比讨论
4.5 本章小结
第五章 缠绕管式换热器管板的耦合场分析
5.1 ANSYS的耦合场分析
5.2 换热器的整体有限元模型
5.3 温度场对管板的影响
5.3.1 模型温度加载
5.3.2 应力分析
5.4 组合工况下管板的应力分析
5.4.1 仅管程压力作用
5.4.2 仅壳程压力作用
5.4.3 管、壳程压力同时作用
5.4.4 管程压力与温度同时作用
5.4.5 壳程压力与温度同时作用
5.4.6 管、壳程压力与温度同时作用
5.5 理论计算值与模拟计算值对比分析
5.6 本章小结
第六章 缠绕管式换热器管板的案例分析
6.1 缠绕管式换热器的工艺参数
6.2 理论计算分析
6.3 有限元计算分析
6.4 本章小结
结论与展望
主要结论
后续展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]有限元分析法在化工压力容器设计中的应用[J]. 彭芳,焦健. 内蒙古石油化工. 2017(10)
[2]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)
[3]不同强度分析中各种载荷的叠加原则——压力容器应力分析设计中的六个重要问题（二）[J]. 闫东升,夏少青,郭雪华,王小敏. 石油化工设备技术. 2016(03)
[4]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)
[5]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)
[6]低温液氮用系列缠绕管式换热器的研究与开发[J]. 张周卫,李跃,汪雅红,薛佳幸. 石油机械. 2015(06)
[7]LNG系列缠绕管式换热器的研究与开发[J]. 张周卫,薛佳幸,汪雅红,李跃. 石油机械. 2015(04)
[8]ANSYS在压力容器设计中的应用研究[J]. 王强. 科技与创新. 2015(04)
[9]多股流绕管换热器管板结构分析[J]. 李健伟,曲萍,武艳芳,李佳航,王家祥,林丽华. 压力容器. 2013(05)
[10]螺旋缠绕管式换热器的设计、制造及工程应用[J]. 徐学才. 医药工程设计. 2012(06)
硕士论文
[1]缠绕管式换热器换热工艺研究[D]. 薛佳幸.兰州交通大学 2015
[2]缠绕管式换热器计算方法研究[D]. 于清野.大连理工大学 2011
[3]管壳式换热器管板应力的三维有限元分析[D]. 季维英.南京理工大学 2006
本文编号：3712134
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3712134.html
