唐丽别超 张亚新

（新疆大学化学化工学院)

固定管板式换热器耦合场有限元分析

唐丽*别超 张亚新

（新疆大学化学化工学院)

对一固定管板式换热器采用APDL语言三维整体建模，通过ANSYS有限元法模拟稳态温度场与热应力场，并结合压力载荷分析了在耦合场作用下管板和管板周边结构的应力分布以及换热管拉脱力的大小，最后进行了强度校核，得到几种路径上的应力变化规律。

管板式换热器耦合场温度应力ANSYS

换热器作为进行热量交换的典型单元操作设备，广泛应用于化工、石油、轻工、食品、医药、动力、核能、电站以及空调、制冷等许多行业[1]。典型的固定管板式换热器由管箱、壳体、管板和管子等零部件组成，其结构如图1[2]所示。

固定管板式换热器两端管板，采用焊接方式与壳体连接固定。由于换热器在稳定工作状态下要受到温度载荷以及压力载荷的共同作用，而且结构中存在多种多样的非线性变形，采用常规弹性薄膜理论对管板进行应力分析存在很大的局限性。而ANSYS软件提供了强大的非线性处理功能以及耦合场分析方法。大量的工程分析实例证明，ANSYS软件对于上述问题有着良好的解析精度[3]，因而被广泛使用。

图1 固定管板式换热器的典型结构

1 问题描述和分析说明

本文以某石化公司硫磺车间大型固定管板式换热器为研究对象。该换热器于2009年9月出现故障，后经检修组检查发现于管板边缘处出现裂缝，并且有少量换热管脱落。……