流體誘導(dǎo)振動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行傳遞的工業(yè)設(shè)備，自19世紀(jì)以來開始在冶金、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。對換熱器的結(jié)構(gòu)研究及換熱器流場對溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場影響的研究變得意義重大。因此，流體誘導(dǎo)振動載荷作用下疲勞壽命研究是一項很有意義的研究課題。
　　本研究以某管殼式換熱器為研究對象，通過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、壓力場、溫度場和JF因子的差別，并將流場結(jié)果傳遞到應(yīng)力應(yīng)變場中進行分析，評估換熱器的疲勞壽命。在模擬換熱器殼程流場時發(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，同時壓力損失和最高壓力也會越來越大，綜合JF因子來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。對螺旋形折流板換熱器B的流場分析結(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強化換熱。對不同折流板缺口高度換熱器C系列的流場分析過程中發(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，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