压力容器专题二:管板换热器高效分析策略



案例来源:余伟炜和高炳军老师的著作《ANSYS在机械与化工装备中的应用》是ANSYS经典界面在压力容器行业应用的经典教材。近些年,Workbench界面已经成为主流,ANSYS经典界面式微,可以说已经过时。但该书的行业知识并不过时,因此采用Workbench界面复现书中的案例,颇具价值!


问题描述

某台卧式固定管板换热器,壳程金属设计温度下的设计应力强度Sm=183MPa,管程金属设计温度下的设计应力强度Sm=118MPa,壳程设计压力为0.58MPa,管程设计压力为2.0MPa,壳程操作温度为140.5℃,管程操作温度为250℃。其他参数如下:

1、几何模型

几何模型如下图所示,实体模型:

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2、材料参数

材料参数如下图所示,线弹性分析:

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3、网格模型

网格模型如下图所示,网格均匀整齐,符合压力容器行业的网格习惯:

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4、边界条件

边界条件如下图所示,包含内压,对称条件等:

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5、分析结果

  • 应力强度如下图所示:

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  • 线性化应力如下图所示:

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6、思考与展望

采用实体模型时,由于换热管的长度大数量多壁厚薄,划分网格是个难点。由于网格规模的限制,厚度方向上很难划为1层以上的单元,并且管长方向上,单元长宽比往往很大(建议不要超过20)。




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