热再生塔再沸器设计资料分享 -

标题: 热再生塔再沸器设计资料分享 [打印本页]

作者: tangfaquan 时间: 2020-6-26 08:26
标题: 热再生塔再沸器设计资料分享
在追求高效率、高质量的时代；在创新型产业需求的时代，复杂的问题由于能够通过有限元分析转化为效率高的简单型，从而被各行业所青睐。在机械行业，一个产品的主要零部件通过有限元分析软件分析受力得出受力极限是否在范围之内。在SolidWorks中利用SimulationXpress进行夹具的选取、载荷的输入、材料的选择来运行模拟，在显示的应力中，红色代表受到压力最大，然后依次减弱[23-25]。
4.1封头的分析
封头是换热器主要部件之一，是与甲醇进口接管相连接，如图4-1所示为封头的三维模型。

图4-1 封头模型

图4-2 封头网格划分图
封头选用的材料为06Cr19Ni10，通过有限元分析得出封头的网格图如图4-2所示，模型类型为线性弹性各向同性。弹性模量为1.9e+05 MPa，中泊松比为0.29，质量密度8000 kg/m3，张力强度5.17017e+02 MPa，屈服强度2.06807e+02 MPa，抗剪模量7.5e+04 MPa，热扩张系数1.8e-05 /Kelvin[26-28]。封头的计算模型中共有8088个单元，16313个节点，最大高宽比例为8.2448，封头的质量为46.58 kg。

图4-3 封头应力分布图
应力分布图中，颜色表示应力的强弱，红色区域表示应力最大值，然后是依次减弱。向封头内部施加0.5 MPa的力，由图4-3所示，红色区域为甲醇进口处，也是应力最大的区域为7.331e+07 Pa，即73.31 MPa。文档第三章可得知在240 ℃时候，它的应力在124 MPa，应力最大区域远小于124 MPa，所以满足设计要求。
4.2接管的分析
如图4-4所示为甲醇进口接管的三维模型。

图4-4 甲醇进口接管模型
甲醇进口接管的材料与封头选用的材料一样，都是06Cr19Ni10，通过有限元分析得出甲醇进口接管的网格图如图4-5所示，模型类型为线性弹性各向同性。弹性模量为1.9e+05 MPa，中泊松比为0.29，质量密度8000 kg/m3，张力强度5.17017e+02 MPa，屈服强度2.06807e+02 MPa，抗剪模量7.5e+04 MPa，热扩张系数1.8e-05 /Kelvin[26-28]。接管的计算模型中共有8163个单元，15533个节点，最大高宽比例为6.7597，甲醇进口接管的质量为33.41 kg。

图4-5 甲醇进口接管网格划分图

图4-6 甲醇进口接管应力分布图
应力分布图中，颜色表示应力的强弱，红色区域表示应力最大值，然后是依次减弱。向接管内部施加0.5 MPa的力，由图4-6所示，红色区域为甲醇进口处的开始阶段，也是应力最大的区域为4.646e+07 Pa，即46.46 MPa。文档第三章可得知在240 ℃时候，它的应力在124 MPa，应力最大区域远远小于124 MPa，所以满足设计要求。
4.3壳体的分析
壳体也是换热器主要部件之一，壳体里是换热管放置的部位，甲醇和蒸汽的流动经过之地。如图4-7所示为壳体的三维模型。

图4-7 壳体模型
壳体选用的材料为Q345R，壳体内径为700 mm，由第三章计算壳体厚度可知壳体的厚度为10 mm，通过有限元分析得出壳体的网格图如图4-8所示，模型类型为线性弹性各向同性。弹性模量为2.1e+05 MPa,中泊松比为0.28，质量密度7700 kg/m3，张力强度7.23825e+02 MPa，屈服强度6.20422e+02 MPa，抗剪模量7.9e+04 MPa，热扩张系数1.3e-05 /Kelvin[28-30]。壳体的计算模型中共有7794个单元，15897个节点，最大高宽比例为20.597，壳体的质量为506.70 kg。

图4-8 壳体网格划分图

图4-9 壳体应力分布图
应力分布图中，颜色表示应力的强弱，红色区域表示应力最大值，然后是依次减弱。向壳体内部施加1.3 MPa的力由图4-9所示，壳体皆有蒸汽进口管、蒸汽出口管等接管，蒸汽进口管为壳体中接管直径最大的管孔，也是应力最大的区域为8.012e+07 Pa，即是80.12 MPa。文档第三章可得知在220 ℃时候，它的应力在176 MPa，应力最大区域远远小于176 MPa，所以满足设计要求。
利用三维软件SolidWorks进行再沸器各个部件的绘制，对零件进行装配，如图4-10所示。

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