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標題: 熱再生塔再沸器設計資料分享 [打印本頁]

作者: tangfaquan 時間: 2020-6-26 08:26
標題: 熱再生塔再沸器設計資料分享
在追求高效率、高質量的時代；在創新型產業需求的時代，復雜的問題由于能夠通過有限元分析轉化為效率高的簡單型，從而被各行業所青睞。在機械行業，一個產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。在SolidWorks中利用SimulationXpress進行夾具的選取、載荷的輸入、材料的選擇來運行模擬，在顯示的應力中，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，質量密度8000 kg/m3，張力強度5.17017e+02 MPa，屈服強度2.06807e+02 MPa，抗剪模量7.5e+04 MPa，熱擴張系數1.8e-05 /Kelvin[26-28]。封頭的計算模型中共有8088個單元，16313個節點，最大高寬比例為8.2448，封頭的質量為46.58 kg。

圖4-3 封頭應力分布圖
應力分布圖中，顏色表示應力的強弱，紅色區域表示應力最大值，然后是依次減弱。向封頭內部施加0.5 MPa的力，由圖4-3所示，紅色區域為甲醇進口處，也是應力最大的區域為7.331e+07 Pa，即73.31 MPa。文檔第三章可得知在240 ℃時候，它的應力在124 MPa，應力最大區域遠小于124 MPa，所以滿足設計要求。
4.2接管的分析
如圖4-4所示為甲醇進口接管的三維模型。

圖4-4 甲醇進口接管模型
甲醇進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口接管的網格圖如圖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，質量密度8000 kg/m3，張力強度5.17017e+02 MPa，屈服強度2.06807e+02 MPa，抗剪模量7.5e+04 MPa，熱擴張系數1.8e-05 /Kelvin[26-28]。接管的計算模型中共有8163個單元，15533個節點，最大高寬比例為6.7597，甲醇進口接管的質量為33.41 kg。

圖4-5 甲醇進口接管網格劃分圖

圖4-6 甲醇進口接管應力分布圖
應力分布圖中，顏色表示應力的強弱，紅色區域表示應力最大值，然后是依次減弱。向接管內部施加0.5 MPa的力，由圖4-6所示，紅色區域為甲醇進口處的開始階段，也是應力最大的區域為4.646e+07 Pa，即46.46 MPa。文檔第三章可得知在240 ℃時候，它的應力在124 MPa，應力最大區域遠遠小于124 MPa，所以滿足設計要求。
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，殼體內徑為700 mm，由第三章計算殼體厚度可知殼體的厚度為10 mm，通過有限元分析得出殼體的網格圖如圖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，質量密度7700 kg/m3，張力強度7.23825e+02 MPa，屈服強度6.20422e+02 MPa，抗剪模量7.9e+04 MPa，熱擴張系數1.3e-05 /Kelvin[28-30]。殼體的計算模型中共有7794個單元，15897個節點，最大高寬比例為20.597，殼體的質量為506.70 kg。

圖4-8 殼體網格劃分圖

圖4-9 殼體應力分布圖
應力分布圖中，顏色表示應力的強弱，紅色區域表示應力最大值，然后是依次減弱。向殼體內部施加1.3 MPa的力由圖4-9所示，殼體皆有蒸汽進口管、蒸汽出口管等接管，蒸汽進口管為殼體中接管直徑最大的管孔，也是應力最大的區域為8.012e+07 Pa，即是80.12 MPa。文檔第三章可得知在220 ℃時候，它的應力在176 MPa，應力最大區域遠遠小于176 MPa，所以滿足設計要求。
利用三維軟件SolidWorks進行再沸器各個部件的繪制，對零件進行裝配，如圖4-10所示。

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