冷凝器E-203应力分析与设计

论文摘要

换热设备在化工过程中起着至关重要的作用,它的行为也关系着全厂的正常运行和操作费用,因此,对换热器的温度场、应力场、位移场进行分析,可对换热器进行强度评定,为合理设计提供理论依据,是非常有现实意义的。由于本文研究的这台冷凝器锥形管箱属非标准件,它的结构合理性和强度问题是设计人员更关心的问题。首先,本文通过使用ANSYS软件建立了温度场有限元分析模型,考虑了换热器管程出入口温度、壳程温度特性,得出了换热器的温度场分布情况,为换热器应力分析提供温度载荷:根据结构对称性,选取一半换热器为研究对象,建立了板壳和杆单元混合结构应力分析有限元模型,分别计算了自重、自重与压力、自重与温度以及自重、压力和温度载荷工况下的应力及分布状态,按照应力分类法评价了换热器的强度,为该设备的设计提供了理论依据。其次,本文将锥形管箱与管板法兰连接处简化两种约束方式,一是简单的全固定约束,二是加等效的最大静摩擦力约束。通过对加两种约束方式的锥形管箱结果分析,得出加等效最大静摩擦力的这种约束方式是合理的,为该设备局部非标准件的单独分析提供了边界处理方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第1章 冷凝器有限元分析理论方法
• 1.1 冷凝器温度场有限元分析理论
• 1.2 冷凝器应力场有限元分析理论
• 1.2.1 矩形薄板单元
• 1.2.2 杆单元
• 第2章 冷凝器结构及计算参数
• 2.1 冷凝器设计条件及结构参数
• 2.1.1 设计条件
• 2.1.2 结构参数
• 2.2 冷凝器机械性能
• 第3章 冷凝器温度场有限元分析
• 3.1 冷凝器温度场有限元模型
• 3.2 冷凝器温度场计算结果与分析
• 第4章 冷凝器应力场有限元分析
• 4.1 冷凝器应力场有限元分析模型
• 4.1.1 冷凝器结构简化
• 4.1.2 冷凝器边界条件处理
• 4.1.3 冷凝器外载荷与计算工况
• 4.1.4 单元划分与计算参数
• 4.2 冷凝器位移场计算结果与分析
• 4.2.1 工况2（压力与自重）作用时的位移场分析
• 4.2.2 工况3（温度与自重作用）时的位移场分析
• 4.2.3 工况4（温度、压力、自重作用）时的位移场分析
• 4.3 冷凝器应力场计算结果与分析
• 4.3.1 冷凝器工况1（自重）应力场分析
• 4.3.2 冷凝器工况2（压力与自重）应力场分析与强度校核
• 4.3.3 冷凝器工况3（温度与自重）应力场分析与强度校核
• 4.3.4 冷凝器工况4（温度、压力、自重）应力场分析与强度校核
• 4.4 冷凝器水压试验有限元分析
• 第5章 冷凝器锥形管箱有限元分析
• 5.1 锥形管箱在不同约束条件下计算结果与分析
• 5.1.1 锥形管箱边界简化为固支约束
• 5.1.2 锥形管箱边界等效处理分析
• 5.2 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要