介质温度对换热器换热管振动特性影响的分析

发布时间：2017-09-15 12:40

  本文关键词：介质温度对换热器换热管振动特性影响的分析

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【摘要】：换热器是化工领域非常常见的一种装置,对工艺介质起到换热的作用,而管壳式换热器又是其中应用最广泛。但是,当换热管内的介质在管内流动时会引起换热管的振动,如果换热管振动值较大的话,会导致换热管与器壁以及换热管与换热管的摩擦增大,进而导致换热管的断裂,引起生产的安全事故,目前,国内外的学着对这一问题的研究主要是确定振动产生的位置、大小、以及压力等。本文结合换热器换热管振动的研究现状,分析导致换热管振动的主要原因,并根据化工生产中换热器的使用情况,来模拟和分析换热管外流体的温度发生改变时对换热器换热管所产生的振动影响,防止由于换热管的强烈振动最终导致换热器的失效报废。目前权威的TEMA标准中也并不包涵换热管的振动损坏问题。因此,对换热器的换热管振动的研究是非常具有实际意义的。本文以生产中实际应用的换热器为研究对象,建立简化模型,分析换热管外流体与换热管的耦合作用,具体内容包括:1.应用FLUENT软件模拟换热管外流体温度变化时,换热管外流体流场的变化。2.应用ANSYS软件对本文选取的现场换热器作为分析的壳单元,梁单元和流体单元,并建立有限元简化模型,并采用映射网格法划分网格。3.对换热器的简化模型设定流速、压力,模拟壳程中流体温度变化下的流体与换热管的流固耦合现象,得出换热管在壳程流体的作用下前6阶的振动频率,可以看出,壳程介质温度大时,换热管振动的愈强烈。4.运用ANSYS来计算换热器壳程中工作介质的不同温度下,换热管的应力和应变。
【关键词】：换热器 换热管 流场 振动 频率
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 前言8-11
• 第一章 换热器换热管振动分析方法11-19
• 1.1 换热管振动导致换热器破坏的实例11-13
• 1.2 换热器产生振动的机理13-15
• 1.2.1 换热器换热管振动产生的原因13-15
• 1.2.2 产生换热管振动的表现15
• 1.3 换热器换热管振动的研究现状15-19
• 第二章 壳程流体温度变化的流场分析19-24
• 2.1 FLUENT软件介绍19-20
• 2.2 FLUENT软件的应用20-21
• 2.3 FLUENT软件对壳程内流体流场的模拟21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 换热管振动理论分析及模型简化24-38
• 3.1 ANSYS软件分析换热器换热管振动的优势24-25
• 3.2 有限元理论25-27
• 3.2.1 有限元理论的基本思想25
• 3.2.2 有限元分析的优点25-26
• 3.2.3 有限元分析的步骤26-27
• 3.3 有限元简化模型的建立27-29
• 3.3.1 确定分析对象27
• 3.3.2 建立边界条件27-28
• 3.3.3 建立模型和划分网格28-29
• 3.4 换热管振动频率的理论分析29-32
• 3.5 换热管振动的模态分析32-37
• 3.5.1 模态的分析方法32-34
• 3.5.2 流固耦合模型的建立34-35
• 3.5.3 换热管理想模型的建立及网格划分35-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 换热器换热管振动的有限元分析38-48
• 4.1 简化元模型的有限元分析38-46
• 4.2 本章小结46-48
• 结论48-49
• 参考文献49-53
• 作者简介及发表文章目录53-54
• 致谢54-55

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本文编号：856629