换热设备管板热应力的数值模拟及应用

　　换热设备管板热应力的数值模拟及应用王定标，向讽，魏新利郑州大学化工学院，河南郑州450002有效地降低热应力，在温差载荷较大时，采用薄管板结构明显优于厚管板结构1引言换热设备，诸如管壳式换热器余热锅炉等，作为种热能利叫或满足工艺要求而设置的，璞府已得到了广泛的应用。这些设备常处于苛刻的操作条件下工作。作为换热设备关键部件的管板，由于其两侧承受较大的压力载荷以及温度差的作用，管板不仅要满足压力作用下的强设要求，也必须满足闪壳体4管七热膨胀差引起的热应力，以及管板自身两侧温度差引起的热应力要求有时管板的热应力很大，对强度起主贤作用。因此，有必要付管板迸行热应力分析，以寻求解决或减小管板热应力的有效途径由于换热设备中管板本身几何形状的复杂性，以及管板与壳体管束封头法兰等连成为个整体，几何结构十分，杂。因时，对其进行应力分析十分困难4目前对管板的强度研究，大部分是基于弹性基础上的圆板，并作近似假设后。对其进厅理论分析。部分还采用有限儿法或限差分法研究管板在卡力载荷作用下的应力分布，而对由于温度差引起的管板的热应力的研允刖报道甚少。本文主要在这方面迸厅探讨，以找山适宜的纳构咸少管板中的热应力在换热设备。管板是其中耗村较多的；牛采用国家标准0815198钢制管壳式换热器进行设计计算2，管板厚度较厚，若管板材料为不锈钢等贵重金属，价格8贵。而采用厚管板，对钻孔胀管或焊接等工艺将带来诸多问因此，若能采用薄管板技术必将产生巨大的经济效益和社会效益2管板结构的计算模型基于弹性基础板理论，换热设备管板的结构主要有两种型式，即延长部分兼作法兰的管板和不带法兰对经内力分析，有九个独立的未知内力素组成量为满足以下线性代数方程组对1沙，经内力分析，有六个独立的未知内力素组成向量为满足以下线性代数方程组成的载荷向量。

　　编制利1爿，分别解其方程组。可求得钤板与其相关元件的各内力素同时可得由于管壳程温度差引起的换热管付管板的作用力9鬼钢制压力容器分析设计标；隹中管板本身的热应力未予考虑，因此。需在分析设计标准的基础上进步米用有限兀法来探索管板本身温度差引起的热应方由于管板布管区管孔的存在，若基金项目河南省高校青年骨干教师资助项目；河南省科技公关项目2100开发，获得国家科技进步等奖1项，国家科技进步等奖1项，国家专利1项，河南省科技进步等奖4项，河南省科技进步等奖2项，发论文近30篇。

　　向量；巧广为面力移置的等效节点载荷列向量为休力移置的等效节点载荷列向巧，为温疮载荷强度移置的等效温差节点载荷列向量。

　　当只需求解热应力时。令进行约束处理后，求出等效温差载荷作用下各节点的位移，然后通过应力矩阵可求出热应力4算例验证采用维有限单元，则相当烦琐，故将带孔管板简化为当量实心板，其弹性模量及泊松比转化为当量弹性模量片及当量泊松比2.经上述简化，管板结构分析可转化为有限元法中的维轴对称稳态问。

　　3管板热应力的数值计算物体的热传导问可由17列方程来描述对5热传讲空制方程，其管板维轴对称稳态问的热传导方程为米用，10士法，经有限单兀离散化后，可得官板维轴对称稳态问的有限元方程将温及载荷强度等效移聊到节点上成为等效的温差节点载，列向员斤4 .

　　例某电厂生水加热器的工艺参数为管程生水进出口温度53化，设计压力1.57肘，壳程流体为过热蒸汽，进口温度30035，工作压力，13 3艺及必收计这可得，壳程筒体村料16.成筒体直径600壁厚叫换热管数284根，换热管规格0252，村料为不锈采用延长部分兼作法兰管板。按。1519淡钢制管壳式换热器进行设计，管板厚度为5，壳壁平均温度为221.久管壁平均温度为56多，管壳壁温度差为16爹，管板上下面温度差为270，按本文有限元计算，管板上温度分布和热应力分布23.

　　从3中可，由于管板厚度较厚，其两侧温度差较大时，管板上的热应力较大，因此，有必要采取些措施来减薄管板厚眩对于筒体法兰竹板管束连接体系，可采取如下措施1管板贴焊于法兰面上，称贴面式薄管板结构。如阁4，2管板在法面口。4简体焊接称焊入式薄管板结构伞此结构减小法兰力矩和变形对管板的影响，降低了管板闪法力刑起的应力，降低了管板的边缘应，对于例当采用焊入式薄管板结构时，应用文献3叶算得管板厚度为7按本文的有限元分祈，管板上热应力分布5，对照3与阁5，可以看出。当管板厚度减薄管板上热应力减小。将15，的管板和71管板进行比较。管板中心处=0及管板与必体迮接处截仙=，其截而热应力提1截面=5，管板大热应力朋呢171管板大热应力胗上面中点下面上面中点下面从上述分析可，对于相同的工艺条件，由于采用了薄管板结构，方面减小了法兰力矩和变形对管板受力的影响，降低管板的应力，另方面，管板厚度减薄大降低了管板上的热应九因而薄管板的应用寸于提高换热设备的安全性圣济性具有很重要的意义5结论行了温度场热应力的数仉模拟，方法可行有效。

　　当管板两侧温度差较大时，若管板越厚，其热应力越大；管板越薄，其热应力越么采薄管板结构外仅可有效降低管板上的热应力，而且具有重量轻节省材料制造方便节省工时和费用等优点。特别对不锈钢和贵重金属来说，可大大减少成本管板技术在换热设备中的应用，可带来较大的经济效益和社会效益附录4要符号比热山弹性矩阵；节点位移列阵；1垂直丁物体面的热传导率；热通量向量；单位体积的热生成率管程压力；温度；力壁面温度；管箱圆筒与法夂连接处的边缘弯矩碟壳程圆筒与管板连接处的边缘弯矩似管板布管与环形板连接处的边缘弯矩似，操作情况不法兰力矩变化值；兄管板布管区的当量半径封头轴向力；尤商效热传导矩阵；内御应变向量；7节点位移列阵；板厚度厂温度列阵；！。应力向量；7对流系数，心径向轴叫的热传导率；0由于管壳程温度差引起的换热管对管板的作用力C边界热流输入外法兰以度，215198.钢制管壳式换热器3.

　　95.钢制压力容器分析设计标准斗信息。简讯企业管理销售中的旁门左道通常的销售战术，其商家大都运用得烂熟，但顾客是越来越聪明的，研究和充分运用销售心理促销是不容商家忽视的。

　　以名就名人们实践中往往形成定的思维定势，善于顺势，往往使销售大获成功。人们往往具有商品旁边的物品也是上等商品的购物心埋也有种相反的情况，那就是即使再的商品，旦置身于低劣的商品群中，也样会被认为是廉价的，错觉反衬由于某种原因，会使人产生视大为小，视小为大，视好为坏，视坏为好的错觉，巧用错觉，也能发财。

　　相关效应善于利用推销的商品与某些事联系，满足顾客某种心理需求，也是推销战术之。

　　逆反效果在销售商品中，在定的条件下，逆人们的正常心理行事，常常收到意想不到的良好效果夸饰包装西方国家的广告往往用夸张的战术，迎合了某些人们的心理需要，以吸引顾客。

　　限售心态严格控制销售量，靠顾客的紧俏心理，也可获得销售的成功。

　　迂回之术为了进，必须退，用到商品销售上就是迂回战末变态生奇顾客的好奇心理，也成为些企业经营者的生财之道，曰本松本市有家餐厅，整座建筑是倒置的，室内的装饰也是倒置的；门内挂着面哈哈镜，映出的客人都是头朝下的；室内的电视像字幕都是反像反字；墙上的大钟，指针是逆时针倒向转动，茶杯咖啡壶是底朝上口在下。来这里进餐的人，犹如进入失重人倒立世界。然而在这倒立的餐厅里，唯有样东西是上升的老板的利泡以诚求实诚招天下客。这是句搞好商务活动的至理名言。王婆卖瓜，自卖自夸，历来是被人们所重视的生意经。用这种办法推销产品，固然可以宣传产品的优点，起到促销作用，但总给人种夸大其辞，甚至有骗人之感。敢于揭露自己产品的短此满足了顾客求准求实的心理要求，使产品获得畅销的结果产壳程压力；7对流温度；外部辐射源的，役；私管箱圆筒与法兰连接处的横剪力；从壳程圆筒与管板连接处的横剪力；管板布管区与环形板连接处的边缘力；丹管板外缘径向拉力1比值，=兄及心环形板外边缘剪力厂壳程圆筒轴向力，辐射系数！2有效的节点热流向量3总应变向量；柳成志