熱再生塔再沸器設(shè)計(jì)資料分享

ID:784165 · 發(fā)表于 2020-6-26 08:26

在追求高效率、高質(zhì)量的時代；在創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)需求的時代，復(fù)雜的問題由于能夠通過有限元分析轉(zhuǎn)化為效率高的簡單型，從而被各行業(yè)所青睞。在機(jī)械行業(yè)，一個產(chǎn)品的主要零部件通過有限元分析軟件分析受力得出受力極限是否在范圍之內(nèi)。在SolidWorks中利用SimulationXpress進(jìn)行夾具的選取、載荷的輸入、材料的選擇來運(yùn)行模擬，在顯示的應(yīng)力中，紅色代表受到壓力最大，然后依次減弱[23-25]。
4.1封頭的分析
封頭是換熱器主要部件之一，是與甲醇進(jìn)口接管相連接，如圖4-1所示為封頭的三維模型。

圖4-1 封頭模型

圖4-2 封頭網(wǎng)格劃分圖
封頭選用的材料為06Cr19Ni10，通過有限元分析得出封頭的網(wǎng)格圖如圖4-2所示，模型類型為線性彈性各向同性。彈性模量為1.9e+05 MPa，中泊松比為0.29，質(zhì)量密度8000 kg/m3，張力強(qiáng)度5.17017e+02 MPa，屈服強(qiáng)度2.06807e+02 MPa，抗剪模量7.5e+04 MPa，熱擴(kuò)張系數(shù)1.8e-05 /Kelvin[26-28]。封頭的計(jì)算模型中共有8088個單元，16313個節(jié)點(diǎn)，最大高寬比例為8.2448，封頭的質(zhì)量為46.58 kg。

圖4-3 封頭應(yīng)力分布圖
應(yīng)力分布圖中，顏色表示應(yīng)力的強(qiáng)弱，紅色區(qū)域表示應(yīng)力最大值，然后是依次減弱。向封頭內(nèi)部施加0.5 MPa的力，由圖4-3所示，紅色區(qū)域?yàn)榧状歼M(jìn)口處，也是應(yīng)力最大的區(qū)域?yàn)?.331e+07 Pa，即73.31 MPa。文檔第三章可得知在240 ℃時候，它的應(yīng)力在124 MPa，應(yīng)力最大區(qū)域遠(yuǎn)小于124 MPa，所以滿足設(shè)計(jì)要求。
4.2接管的分析
如圖4-4所示為甲醇進(jìn)口接管的三維模型。

圖4-4 甲醇進(jìn)口接管模型
甲醇進(jìn)口接管的材料與封頭選用的材料一樣，都是06Cr19Ni10，通過有限元分析得出甲醇進(jìn)口接管的網(wǎng)格圖如圖4-5所示，模型類型為線性彈性各向同性。彈性模量為1.9e+05 MPa，中泊松比為0.29，質(zhì)量密度8000 kg/m3，張力強(qiáng)度5.17017e+02 MPa，屈服強(qiáng)度2.06807e+02 MPa，抗剪模量7.5e+04 MPa，熱擴(kuò)張系數(shù)1.8e-05 /Kelvin[26-28]。接管的計(jì)算模型中共有8163個單元，15533個節(jié)點(diǎn)，最大高寬比例為6.7597，甲醇進(jìn)口接管的質(zhì)量為33.41 kg。

圖4-5 甲醇進(jìn)口接管網(wǎng)格劃分圖

圖4-6 甲醇進(jìn)口接管應(yīng)力分布圖
應(yīng)力分布圖中，顏色表示應(yīng)力的強(qiáng)弱，紅色區(qū)域表示應(yīng)力最大值，然后是依次減弱。向接管內(nèi)部施加0.5 MPa的力，由圖4-6所示，紅色區(qū)域?yàn)榧状歼M(jìn)口處的開始階段，也是應(yīng)力最大的區(qū)域?yàn)?.646e+07 Pa，即46.46 MPa。文檔第三章可得知在240 ℃時候，它的應(yīng)力在124 MPa，應(yīng)力最大區(qū)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于124 MPa，所以滿足設(shè)計(jì)要求。
4.3殼體的分析
殼體也是換熱器主要部件之一，殼體里是換熱管放置的部位，甲醇和蒸汽的流動經(jīng)過之地。如圖4-7所示為殼體的三維模型。

圖4-7 殼體模型
殼體選用的材料為Q345R，殼體內(nèi)徑為700 mm，由第三章計(jì)算殼體厚度可知?dú)んw的厚度為10 mm，通過有限元分析得出殼體的網(wǎng)格圖如圖4-8所示，模型類型為線性彈性各向同性。彈性模量為2.1e+05 MPa,中泊松比為0.28，質(zhì)量密度7700 kg/m3，張力強(qiáng)度7.23825e+02 MPa，屈服強(qiáng)度6.20422e+02 MPa，抗剪模量7.9e+04 MPa，熱擴(kuò)張系數(shù)1.3e-05 /Kelvin[28-30]。殼體的計(jì)算模型中共有7794個單元，15897個節(jié)點(diǎn)，最大高寬比例為20.597，殼體的質(zhì)量為506.70 kg。

圖4-8 殼體網(wǎng)格劃分圖

圖4-9 殼體應(yīng)力分布圖
應(yīng)力分布圖中，顏色表示應(yīng)力的強(qiáng)弱，紅色區(qū)域表示應(yīng)力最大值，然后是依次減弱。向殼體內(nèi)部施加1.3 MPa的力由圖4-9所示，殼體皆有蒸汽進(jìn)口管、蒸汽出口管等接管，蒸汽進(jìn)口管為殼體中接管直徑最大的管孔，也是應(yīng)力最大的區(qū)域?yàn)?.012e+07 Pa，即是80.12 MPa。文檔第三章可得知在220 ℃時候，它的應(yīng)力在176 MPa，應(yīng)力最大區(qū)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于176 MPa，所以滿足設(shè)計(jì)要求。
利用三維軟件SolidWorks進(jìn)行再沸器各個部件的繪制，對零件進(jìn)行裝配，如圖4-10所示。

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