文档介绍：. . . .
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CB1502绕管式换热器管板应力分析与强度评定
有限元分析报告
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目录
1 概述1
2 结构与其应力分析计算参数1
结构设计1
应力计算参数1
材料性能参数2
应力分析工况2
3 有限元分析3
第二级管板有限元分析3
上管板有限元分析3
第二级中间管板有限元分析11
第一级管板有限元分析18
第一级中间管板有限元分析18
下管板有限元分析33
4 结论50
附录一51
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附录二52
1 概述
针对换热器CB1502管板结构，，并按照4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》（2005确认）的要求进行应力强度评定。报告中所有材料参数参照GB150-2011《压力容器》。
上管板、第一、二级中间管板厚度均为150mm，下管板厚度为200mm，分别建立第二级管板与第一级管板有限元模型。其中，第二级管板包括上管板和第二级中间管板，第一级管板包括第一级中间管板和下管板。
2 结构与其应力分析计算参数
结构设计
换热器总体结构见附录一。
应力计算参数
该换热器的设计参数如表1所示：
表1 换热器设计参数
第一级
第二级
管程一
管程二
管程三
壳程
管程一
管程二
壳程
设计压力/ MPa
8
8
8

8
8

设计温度/ ºC
-150/60
-150/60
-150/60
-150/60
-150/60
-150/60
-150/60
腐蚀裕量/mm
0
0
0
0
0
0
0
表2 主材材质
构件名称
件号
材料
圆筒
--
S30408
锥壳
--
S30408
管板
--
S30408Ⅳ
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中心筒
--
S30408
换热管
--
5083
材料性能参数
主要材料在设计温度下的力学性能参数见表3：
表3 材料性能参数
材料牌号
温度（ºC）
许用应力强度Sm（MPa）
弹性模量E（MPa）
泊松比μ
S30408Ⅳ
-150
137

S30408
137
5083
67

应力分析工况
鉴于该换热器的结构和工况较为复杂，本报告按表4所示的七种工况对设备的第二级管板进行应力分析，并作相应的强度评估；按表5所示的十五种工况对第一级管板进行应力分析与强度评定，从理论上确定此设计方法的安全性和可靠性。
表4 第二级管板分析工况
工况一
仅壳程压力作用
工况二
仅管程一压力作用
工况三
仅管程二压力作用
工况四
管程一和管程二压力同时作用
工况五
壳程和管程一压力同时作用
工况六
壳程和管程二压力同时作用
工况七
壳程、管程一和管程二压力同时作用
表5 第一级管板分析工况
工况一
仅壳程压力作用
工况二
仅管程一压力作用
工况三
仅管程二压力作用
工况四
仅管程三压力作用
工况五
管程一和管程二压力同时作用
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工况六
管程一和管程三压力同时作用
工况七
管程二和管程三压力同时作用
工况八
管程一、管程二和管程三压力同时作用
工况九
壳程和管程一压力同时作用
工况十
壳程和管程二压力同时作用
工况十一
壳程和管程三压力同时作用
工况十二
壳程、管程一和管程二压力同时作用
工况十三
壳程、管程一和管程三压力同时作用
工况十四
壳程、管程二和管程三压力同时作用
工况十五
壳程、管程一、管程二和管程三压力同时作用
3 有限元分析