温度场加载方式对预应力换热器性能影响.pdf

J4一 ■论文广场 石20油和化工设备 ． 14年第17卷 温度场加载方式对预应力换热器性能的影响 林桥 ，郭崇志。 (1．广州特种承压设备检测研究院，广东 广州510663) (2．华南理工大学，广东 广州 510640) [摘 要]通过建立由壳体、管板和换热管等组成的固定管板换热器有限元分析模型，比较了温度场直接加载和间接加载两 种方式对预应力换热器性能分析的影响。间接加载是将cFD模型中的轴向温度数据拟合成函数加载到ANSYS模型中作为温度 边界条件；直接加载是将数据直接AkCFD模型中转换为ANSYS模型的温度边界条件。通过采用不同温度加载方式研究预应力 换热器的性能变化，发现间接加载简便快捷，直接加载的结果更符合实测，两种方式都可以实现预应力分析，并可满足工 程要求。 [关键词]固定管板换热器；预应力换热器；温度场；直接加载；间接加载 固定管板式换热器是 目前应用广泛的管壳式 究温差应力及其危害的前提，本文采用CFD软件 换热器。其中管束、管板和壳体三大主要构件彼 进行工艺分析计算，从而得到管壳式换热器准确 此相互约束，因而产生温差应力。过大的管壳壁 的温度场 。 温差引起的热应力是导致结构破坏的主要原因之 通过CFD软件算出管壳式换热器准确的温度 一 。 为了降低换热器中由于温差应力而导致的破 场分布后，本文采用两种加载方式将温度场加载 坏，可以从结构和工艺两方面采取措施。文献[1】提 到ANsYS模型中进行热一结构耦合分析，并比较 出了一种预应力换热器制造专利技术 。文献 对 了两种加载方式所产生结果的差别。 某预应力换热器进行过粗略的计算，通过假定管 1建模 板为刚性板，计算热膨胀差导致的热应力，并将 预应力换热器和相应的普通管壳式换热器的计算 1．1几何模型及工艺条件 结果进行了对 比，得知预应力换热器管子和管板 本文研究的换热器为折流杆式固定管板式换 在工作状态所受的热应力为普通管壳式换热器的 热器，几何结构模型见图1，模型主要结构尺寸见 一 半以下，说明预应力换热器技术的效果非常显 表1 几何模型主要结构尺寸 著。预应力换热器可 以较好地消除或降低 固定管 参数 尺寸 ／mm 板式换热器中温差应力的影响，提高这类换热器 管板厚度 6=12 的工作可靠性和扩大工作温差范围，因此具有很 管板外径 l25 好的工作适应性 【。 导流筒外径厚度长度 92×1×120 在利用ANSYS软件对管壳式换热器进行模 管心距 Pt=l9 ( =角排列) 拟分析时，模拟的温度场应真实地反映换热器中 壳体 115×6．5×1476 流体的流动情况和传热性能。由于结构和流道复