冷凝器波節(jié)管的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、傳統(tǒng)的管殼式換熱器作為過程工業(yè)中熱交換設(shè)備的一種，因其結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、易于管理而被廣泛應(yīng)用于石油化工行業(yè)。但隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高能耗傳統(tǒng)管殼式換熱器已經(jīng)無法適應(yīng)人們對經(jīng)濟(jì)效益追求的需求。近年來，由于能源短缺、環(huán)境污染等問題日益凸顯，節(jié)能被公認(rèn)為是解決能源危機(jī)的重要途徑。波節(jié)管換熱器因其傳熱效率高而得到了很好的發(fā)展和應(yīng)用。
　　波節(jié)管作為波節(jié)管換熱器的核心元件，因其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，給波節(jié)管換熱器的設(shè)計(jì)帶來了很大的困難。波節(jié)管換熱

2、器設(shè)計(jì)中的幾個(gè)重要設(shè)計(jì)參數(shù)，波節(jié)管的強(qiáng)度、剛度、固有頻率也很難通過基本公式加以計(jì)算。鑒于此，對波節(jié)管的力學(xué)性能研究意義重大。
　　本文首先對某公司一臺冷凝器用波節(jié)管，利用有限元方法對其進(jìn)行強(qiáng)度和剛度分析。接著利用此波節(jié)管對其進(jìn)行強(qiáng)度和剛度討論，在其它參數(shù)不變的情況下，分別討論S、L、R、D2、D1對波節(jié)管各應(yīng)力分布和剛度的影響。結(jié)果表明：在受載情況和外界約束相同的條件下，波節(jié)管的應(yīng)力分布和軸向剛度計(jì)算比直管復(fù)雜得多；波節(jié)管的壁厚對

3、其承載能力影響最大，其他參數(shù)在一定程度上有所影響；波節(jié)管的各參數(shù)對其剛度影響都很大，且在一定范圍內(nèi)成線性規(guī)律變化。基于以上各參數(shù)對波節(jié)管剛度變化的影響，本文給出了Φ20/25規(guī)格波節(jié)管單波軸向剛度預(yù)測模型。
　　最后，利用有限元方法對波節(jié)管進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究。在保證傳熱面積前提下，對波節(jié)管進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化以降低波節(jié)管的應(yīng)力水平，延長使用壽命。結(jié)果表明：對波節(jié)管結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化后，其傳熱面積提高了10％，而應(yīng)力水平降低了10%。由此可以看出，