管壳式换热器扇环形管板应力分析

发布时间：2017-10-08 09:22

  本文关键词：管壳式换热器扇环形管板应力分析

  更多相关文章： 扇环形组合管板 有限元模拟 等效应力 变形 应力集中系数

【摘要】：管壳式换热器广泛应用于石油、化工、能源等众多领域,并在节能技术和新能源利用中发挥着重要作用。管壳式换热器大型化导致换热器管板直径和厚度不断增加,使设计和制造难度加大。因此,针对大直径换热器管板在设计、制造和应用过程中存在的问题,本课题提出了一种新型组合管板换热器,并对其管板进行应力和变形分析,论文工作对于促进管壳式换热器设计的技术进步具有一定的意义。本文在总结前人研究成果的基础上,提出了采用分块式扇环形管板替代整体管板的设计方法,减小管板的当量尺寸,从而降低管板厚度和制造难度。本文采用有限元分析方法,对不同几何尺寸的扇环形管板开孔造成的应力集中情况进行分析,并与未开孔扇环形板的应力分布状况进行对比,得到了扇环形管板开孔造成的应力集中系数与几何尺寸的关系;同时,针对不同尺寸的扇环形管板进行了变形分析,分析结果表明,在远离边界支撑处的扇环形管板中心处变形最大。开孔扇环形管板的变形量要明显小于未开孔的扇环形板,开孔对管板变形具有明显的削弱效应。本文通过对扇环形板开孔和无开孔条件下应力和变形有限元分析,得出应力和变形随扇环形管板参数变化的规律,论文研究工作为扇环形组合管板板换热器的设计和制造提供了一定借鉴,并为相关理论的完善提供了数据支持。
【关键词】：扇环形组合管板 有限元模拟 等效应力 变形 应力集中系数
【学位授予单位】：河北科技大学
【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
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 课题的现状和前沿9-14
• 1.2.1 管板的失效分析9-11
• 1.2.2 有关本课题研究中的成果简介11-14
• 1.3 本课题主要研究内容14-16
• 1.3.1 研究内容14
• 1.3.2 关键技术14-16
• 第2章 管板的计算及新型组合管板换热器16-25
• 2.1 换热器管板的设计计算16-18
• 2.1.1 德国AD规范16-17
• 2.1.2 美国TEMA标准17
• 2.1.3 我国GB151规定17-18
• 2.2 有限单元法及ANSYS有限元软件简介18-20
• 2.3 组合管板换热器模型及设计参数20-23
• 2.3.1 研究模型20-22
• 2.3.2 设计参数22-23
• 2.4 本章小结23-25
• 第3章 等效应力分布及应力集中系数研究25-43
• 3.1 扇环形管板单元的有限元模型25-27
• 3.2 有限元网格划分和边界条件的设置27-29
• 3.2.1 单元类型的描述和网格的划分27-28
• 3.2.2 有限元分析边界条件及设置28-29
• 3.3 研究扇环形管板应力分布涉及理论29-30
• 3.3.1 应力的分类29-30
• 3.4 强度理论的基本概念30-34
• 3.4.1 关于脆性断裂的强度理论30-31
• 3.4.2 关于塑性屈服的强度理论31-33
• 3.4.3 本课题所用强度理论33-34
• 3.5 有限元分析结果与讨论34-38
• 3.5.1 扇环形板角度对应力分布的影响35-36
• 3.5.2 扇环形板内外径差对应力分布的影响36-37
• 3.5.3 扇环形板内径对应力分布的影响37-38
• 3.5.4 扇环形管板等效应力分布38
• 3.6 应力集中系数38-41
• 3.6.1 应力集中的起因38
• 3.6.2 应力集中的概念38-39
• 3.6.3 应力集中系数39
• 3.6.4 应力集中系数的变化规律39-41
• 3.7 本章小结41-43
• 第4章 扇环形管板变形分析43-56
• 4.1 研究变形的意义43-45
• 4.2 有限元变形的基本理论45-48
• 4.3 有限元模拟前处理阶段48-49
• 4.4 有限元分析结果与讨论49-54
• 4.4.1 扇环形板上位移分布规律49-50
• 4.4.2 扇环形板路径上的位移分布规律50-51
• 4.4.3 位移随扇环形板角度的变化规律51
• 4.4.4 扇环形板开孔和无开孔的位移分布51-53
• 4.4.5 变形随扇环形板角度的变化规律53-54
• 4.5 本章小结54-56
• 结论56-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间所发表的论文62-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 占双林;冯义浩;李肖蔚;;绕管式换热器管板有限元应力分析[J];石油和化工设备;2016年08期

2 张万宝;;压力容器失效分析综述[J];内蒙古科技与经济;2016年13期

3 徐君臣;;挠性薄管板换热器的计算方法及问题探讨[J];化工装备技术;2016年03期

4 赵景玉;黄英;赵石军;;大型管壳式换热器的设计与制造[J];压力容器;2015年03期

5 江小志;董金善;吕冬祥;;基于ANSYS的挠性薄管板设计方法与结构尺寸研究[J];机械强度;2015年01期

6 刘庆刚;王s，

本文编号：993222