流體誘導(dǎo)振動(dòng)載荷作用下的疲勞壽命估算方法研究.pdf

1、換熱器是一種可以將能量在多種流體之間進(jìn)行傳遞的工業(yè)設(shè)備，自19世紀(jì)以來(lái)開(kāi)始在冶金、煉鋼、核能、電力系統(tǒng)、化工等眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但隨著換熱器換熱效率的提高，其疲勞壽命和安全性能也逐漸引起人們的重視。對(duì)換熱器的結(jié)構(gòu)研究及換熱器流場(chǎng)對(duì)溫度場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)影響的研究變得意義重大。因此，流體誘導(dǎo)振動(dòng)載荷作用下疲勞壽命研究是一項(xiàng)很有意義的研究課題。
　　本研究以某管殼式換熱器為研究對(duì)象，通過(guò)有限元方法和熱流固耦合的方法，并結(jié)合疲勞理論研究分析

2、了不同流量不同結(jié)構(gòu)下管殼式換熱器的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和JF因子的差別，并將流場(chǎng)結(jié)果傳遞到應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)中進(jìn)行分析，評(píng)估換熱器的疲勞壽命。在模擬換熱器殼程流場(chǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)型換熱器A殼程流量越大，速度則越快，死區(qū)越少，同時(shí)壓力損失和最高壓力也會(huì)越來(lái)越大，綜合JF因子來(lái)看不適合選較大流量并且在換熱器折流板間距的選取上宜選用120mm。對(duì)螺旋形折流板換熱器B的流場(chǎng)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)螺旋形折流板換熱器B隨著殼程流量的增加，壓力損失、流體速度和換熱系數(shù)均有

3、所增加，但是JF因子卻在降低，從安全性和換熱效果整體考慮不適宜選用較大的殼程流量。隨著螺距的增大，換熱系數(shù)和壓力損失均在降低，JF因子卻在增高，適宜選用大螺距螺旋形折流板來(lái)強(qiáng)化換熱。對(duì)不同折流板缺口高度換熱器C系列的流場(chǎng)分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)C系列折流板換熱器隨著流量的增加，殼程的最高速度、壓力損失及換熱系數(shù)均有所增加，但JF因子呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，不宜選用較大流量。在折流板缺口高度選擇上，0.30D缺口高度換熱器整體的壓力損失和換熱系數(shù)更符合工程