-
题名管壳式换热器管束有限元模拟合理性研究及失稳分析
被引量：5
- 1
-
-
作者
朱志颖
于洪杰
朱国栋
钱才富
吴志伟
-
机构
北京化工大学机电工程学院
中国通用机械工程有限公司
合肥通用机械研究院有限公司
-
出处
《压力容器》
北大核心
2024年第9期39-47,共9页
-
基金
中央高校基本科研业务费专项资金项目(ZY2409)
新疆维吾尔自治区市场监督管理局科技计划项目(S2023010107)。
-
文摘
针对某DN300 mm、热管长度3 m的浮头式换热器管束失稳的数值模拟问题,首先,不考虑换热管和折流板之间的间隙,采用直接绑定接触将换热管和折流板连接在一起进行非线性失稳分析,结果是由于管束抗失稳,刚度显著增加,在壳程等效轴向压力达到42.606 MPa时,管束在轴向载荷作用下发生塑性失效,没有出现失稳;然后,针对换热管和折流板之间存在间隙而出现非线性接触分析难题,提出间隙等效法,即在间隙中填充软材料,从而改变接触形式,实现非线性失稳分析。同时,还针对该浮头换热器,采用间隙等效法成功进行了在壳程等效压力作用下的非线性稳定性分析,结果发现,由于换热器没有筒体支撑,管束会发生整体失稳,失稳变形呈整体偏斜,此时的等效轴向压力为18.6 MPa,小于换热管和折流板直接绑定的结果。另外,由GB/T 151—2014确定的基于欧拉公式计算的单根管临界失稳压力为89790 N,远大于本算例中整体失稳平均每根管承受的轴向压力,这意味着基于欧拉公式的换热器常规设计可能无法保证不会发生管束整体失稳的情况。
-
关键词
浮头式换热器
壳程压力
临界压力
管束整体失稳
-
Keywords
floating head heat exchanger
shell side pressure
critical pressure
overall buckling of tube bundle
-
分类号
TH49
[机械工程—机械制造及自动化]
TQ051.5
[化学工程]
O344.7
[理学—固体力学]
-
-
题名高参数圆形平盖中心开孔计算方法及密封刚度失效准则
被引量：3
- 2
-
-
作者
朱国栋
-
机构
中国通用机械工程有限公司
-
出处
《压力容器》
北大核心
2023年第12期59-70,79,共13页
-
基金
“十四五”国家重点研发计划项目(2022YFC3004503)。
-
文摘
基于当前压力容器平盖(或法兰盖)的开孔补强方法基本原理和存在的问题,指出我国标准中仅考虑了开孔率ρ≤0.5范围内整体强度校核,欠缺开孔处局部应力计算、安定性失效评价及螺栓垫片连接结构的周边刚度计算、密封失效评价。基于弹性板壳理论,创建了两类常见圆形平盖中心单个开孔结构的力学模型和精确解析解,并给出工程计算公式和设计失效准则。通过算例进行数值模拟验证,并分析应力变化规律。新方法实现预紧工况、操作工况和水压试验工况下的强度失效和密封刚度失效评价,适用于ρ≤0.9范围,更适用于当今“双碳”背景下高参数化设备安全、节能和泄漏率控制等基于失效模式的精准设计,并为标准修订和结构完整性评价提供借鉴。
-
关键词
压力容器设计
结构完整性评价
平盖
法兰盖
开孔补强
密封失效
-
Keywords
pressure vessel design
structural integrity evaluation
flat head
flange cover
opening reinforcement
sealing failure
-
分类号
TH49
[机械工程—机械制造及自动化]
TH123
[机械工程—机械设计及理论]
-
