氫氣回收冷凝器的強(qiáng)度分析和沸騰傳熱的研究.pdf

1、換熱器作為能量傳遞的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于煉油、化工、核能、制藥、輕工等工業(yè)部門。但隨著工業(yè)的發(fā)展，換熱器逐漸向大型化、高參數(shù)化趨勢(shì)發(fā)展，現(xiàn)有的常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足此類換熱器的一些特殊設(shè)計(jì)需求。本論文采用分析設(shè)計(jì)方法，利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)某大型斜錐殼式氫氣回收冷凝器進(jìn)行了強(qiáng)度分析。此外該換熱器殼程為沸騰傳熱，沸騰傳熱形成的兩相流流動(dòng)比單相流流動(dòng)復(fù)雜的多，本論文利用CFD軟件Fluent進(jìn)行了沸騰模擬。主要研究?jī)?nèi)容如下:

2、　　 (1)應(yīng)用ANSYS中的殼單元和實(shí)體單元建立了冷凝器有限元模型，采用MPC技術(shù)對(duì)兩種單元進(jìn)行連接，并對(duì)一換熱器的全實(shí)體單元模型和采用MPC技術(shù)連接的殼-實(shí)體混合單元模型進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用MPC技術(shù)對(duì)管殼式換熱器進(jìn)行整體模擬分析，既相對(duì)簡(jiǎn)單，又有足夠的精度。
　　 (2)對(duì)冷凝器的開車、停車、正常工作和水壓試驗(yàn)等七種危險(xiǎn)工況進(jìn)行了強(qiáng)度分析。結(jié)果表明:對(duì)于管板上的應(yīng)力強(qiáng)度，熱應(yīng)力占主要部分，機(jī)械載荷引起的應(yīng)力強(qiáng)度很

3、小;而對(duì)于簡(jiǎn)體，其主要應(yīng)力強(qiáng)度由機(jī)械載荷產(chǎn)生，熱應(yīng)力的影響很小，只對(duì)簡(jiǎn)體與管板的連接部位影響較為突出。
　　 (3)對(duì)沸騰機(jī)理進(jìn)行了總結(jié)，闡述了沸騰過程中氣泡參量的經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)公式，以及沸騰引起的兩相流計(jì)算模型。利用Fluent中Euler模型下的沸騰模型，對(duì)單根管子外圍殼程流體的沸騰傳熱進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了體積含氣率沿管子軸線方向的變化規(guī)律，以及不同的熱流密度、進(jìn)口速度和進(jìn)口溫度對(duì)體積含氣率和傳熱系數(shù)的影響。分析表明:體積含