U型或浮头式换热器管板中的热应力及其主要影响因素研究

采用有限元法研究了U型或浮头式换热器管板中的热应力，并考察了管板厚度及管壳程对流换热系数的影响。研究结果表明，对于U型或浮头式换热器，管板内仍存在较大的热应力，这是由于管板上换热管中热量传递造成的，并且当管板较厚时这种应力更为突出；在管程走热流体时，管板两侧表面存在拉伸热应力，降低管板厚度可以有效地降低由热载荷引起的管板壳程侧表面热应力，壳程侧表面热应力可由40 MPa降至-13 MPa；壳程传热系数对管板温度场的影响明显，在换热器设计中使对流换热系数较低的介质走壳程有利于降低管板的热应力。     

板和壳单元在换热器管板计算中的应用──（Ⅰ）几种单元计算格式的推导及比较

采用轴对称的板和壳单元模拟换热器的管板－列管－壳体系统，计算管板中的应力分布，文中对几种板和壳单元方案的推导及其数值计算的比较作了简要说明．根据计算结果．建议选择３节点２×２高斯积分点的一维蜕化元．另一种是３节点３×１高斯积分点的平移与转角各自独立插值的一维单元，也可供选择．     

应用SolidWorks进行U型管式换热器管板的应力分析

管壳式换热器是石油化学工业中最常见的设备。而管板是管壳式换热器中最重要也是最复杂的承压部件。它对整台换热器的安全性和经济性有极重要的影响。在传统的换热器管板设计中一般使用相关的计算公式进行设计,准确性不高,安全系数过大,经济性较差。产品验证依赖于对实物样品的测试,使产品开发周期长,成本高。将COSMOSWorks有限元分析模块和SolidWorks三维建模软件结合,提出了一种进行换热器管板应力分析的新方法,并给出了应用实例。     

板和壳单元在换热器管板计算中的应用──（Ⅱ）弹性基础的模拟及蜕化单元与二维单元的连接问题

文中介绍在采用有限单元法计算管壳（列管）式换热器管板应力中，管束对管板的支承作用如何模拟，和蜕化单元与二维单元如何连接．     

关于管板结构的数值分析设计

针对管子与管板以胀接和焊接形式连接的管板结构,采用有限元方法计算了在壳程压力作用下的挠度和应力,并拟合为管板半径、厚度和压力的函数。结果表明:由于管子的支撑作用,管板的挠度和应力对管板的半径和厚度的变化并不十分敏感;有限元分析得到的管板应力不足按常规设计标准计算所得管板应力的一半,这表明,虽然在换热器设计标准中管板的设计计算考虑了管子的一定支撑作用,但实际的支撑效果更大,若采用基于有限元法的分析设计法,仍然可以降低换热器的管板厚度;与焊接结构相比,胀接结构更有利于提升开孔管板的强度与刚度。     

板和壳单元在换热器管板计算中的应用（Ⅲ）管板─管束─法兰─壳体系统的有限单元模拟

以管壳式换热器的固定管板应力计算为例说明，采用本文作者所建议的方法利用有限单元法进行计算，可以将我国现行换热器标准在计算中考虑到的主要因素都包含进来．并保持标准中对管板力学特性的假设不变，而且还可以比标准的计算方法有更大的灵活性，适应更多的管板结构型式．其计算结果与实验结果相一致，精确度不比标准低．     

袋式除尘器花板等效力学性质分析

将均匀化方法与有限元法结合起来,采用单胞法分析周期性分布、含圆孔袋式除尘器花板的等效力学性质,通过对含密集型周期分布圆孔袋式除尘器花板的挠度和模态对比分析,证实了均匀化方法的有效性,进一步研究了花板圆孔半径和圆孔中心距对花板等效弹性常数的影响规律.结果表明:a.在圆孔半径相同情况下,随着圆孔中心距的增大,花板等效弹性模量逐渐增大,但等效泊松比逐渐减小;b.在圆孔中心距相同情况下,随着圆孔半径的增大,花板等效弹性模量逐渐减小,但等效泊松比逐渐增大.     

全位置自动管板焊系统在换热器制造中的应用

介绍了AUTOMATIG306全位置自动管板焊接系统的特点、组成和工作原理以及管壳式换热器的结构,通过工艺评定优选出的焊接工艺参数应用于生产实践,取得了良好的效果,焊缝合格率达100%。     

蒸发器环形管板应力的有限元分析

一负压操作的蒸发器要求其环形管板能承受０．１ＭＰａ的压力，在有限元计算中，列管对管板的支撑作用由８个同心圆筒来模拟，计算结果表明该管板在０、１ＭＰａ的压力作用下，板内应力未超过许用值。     

固定管板式热交换器应力分析

 管壳式热交换器因其可靠性高、适用性广泛成为很多工业部门中应用最广的热交换器。常规设计采用GB 151—1999《管壳式换热器》中当量等效近似方法,该当量等效力学模型和实际结构存在较大差异,尤其对于大型高参数热交换器,若无法应用常规设计方法,必须进行分析设计。有限元方法是最常见的分析设计方法。本文应用ANSYS通用有限元软件,对某实验台用热交换器建立了有限元模型,模型分别采用实体单元和梁、壳单元对固定管板式热交换器的壳体、管板和换热管所构成的固定连接结构进行了应力分析研究,以及温度载荷和压力载荷同时作用下的有限元分析。在实验台上进行与有限元分析中引用载荷相同的温度和压力载荷进行实验,并将实验结果与有限元分析结果进行比较,研究表明采用梁、壳单元或实体单元均能获得较精确的结果。考虑到热交换器的建模难度、工程精度需求和计算时间,对于大型高参数热交换器有限元分析采用梁、壳单元进行模拟,既可保证计算精度,又可降低建模难度,是切实可行的处理方法。