【摘 要】
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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。前人对管板的分析主要应
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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。前人对管板的分析主要应用“等效管板理论”,存在较大局限性。 本论文在研究高压U型管换热器管板时突破了前人对管板分析时应用“等效管板理论”的局限,建立了换热器管板(包括管箱、壳体和换热管)的三维实体有限元模型。在此基础上,分析了管板的温度场分布,并按照应力分析标准JB4732-1998分析了管板在包括开工、正常工作和停车等过程中可能出现的七种瞬态和稳态操作工况下的强度状况。 通过温度场分析得到管板上温度的分布规律为:在管板的布管区,管板大部分的厚度上温度接近流经该处换热管的管程流体温度,只在管板靠近壳程流体一侧很薄的一层管板材料内温度才接近该处附近壳程流体温度。这种现象叫做“表皮效应”,管板内沿厚度的温度分布只在壳程一侧表面附近的薄层内形成很大的温度梯度。 通过强度分析表明:对于厚管板,“表皮效应”在管板的上述薄层内引起的温差应力非常显著;而且此管板的危险工况不是发生在管程载荷、壳程载荷和温度载荷同时作用的正常操作工况下,而是发生
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