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管殼式熱交換器因其可靠性高、適用性廣泛成為很多工業(yè)部門中應(yīng)用最廣的熱交換器。常規(guī)設(shè)計采用GB151—1999《管殼式換熱器》中當(dāng)量等效近似方法,該當(dāng)量等效力學(xué)模型和實際結(jié)構(gòu)存在較大差異,尤其對于大型高參數(shù)熱交換器,若無法應(yīng)用常規(guī)設(shè)計方法,必須進(jìn)行分析設(shè)計。有限元方法是最常見的分析設(shè)計方法。本文應(yīng)用ANSYS通用有限元軟件,對某實驗臺用熱交換器建立了有限元模型,模型分別采用實體單元和梁、殼單元對固定管板式熱交換器的殼體、管板和換熱管所構(gòu)成的固定連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)力分析研究,以及溫度載荷和壓力載荷同時作用下的有限元分析。在實驗臺上進(jìn)行與有限元分析中引用載荷相同的溫度和壓力載荷進(jìn)行實驗,并將實驗結(jié)果與有限元分析結(jié)果進(jìn)行比較,研究表明采用梁、殼單元或?qū)嶓w單元均能獲得較精確的結(jié)果。考慮到熱交換器的建模難度、工程精度需求和計算時間,對于大型高參數(shù)熱交換器有限元分析采用梁、殼單元進(jìn)行模擬,既可保證計算精度,又可降低建模難度,是切實可行的處理方法。
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結(jié)合石化裝置典型工位傳熱工程設(shè)計實例,對全焊接板式熱交換器在傳熱單元數(shù)NTU較高場合中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹和分析。工業(yè)標(biāo)定結(jié)果表明,全焊接板式熱交換器是一種特別適用于較高NTU場合的高效節(jié)能設(shè)備。
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