高 青，宋 海，叶新茂

(1.中国船舶重工集团公司第七〇三研究所，黑龙江 哈尔滨 150078;2.国家能源集团吉林龙华长春热电一厂,吉林 长春 130114)

换热器作为电力、化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在换热器中，应用最多的是管壳式换热器，作为工业过程热量传递中应用最为广泛的一种换热器，管壳式换热器生产制造成本低，结构相对简单方便清洗，工作可靠。对于所选择的换热器，应尽量满足以下要求：具有较高的传热效率、较低的压力降；重量轻并且能承受较高的操作温度和压力；有可靠的使用寿命[1]。

目前各国为提高换热器性能进行的研究主要是强化换热，针对苛刻需求提高工艺条件以及向着高温、高压、大型化方向发展所作的结构改进[2-3]。考虑到高压换热器在整机组高压、高温各种循环启动过程中管、壳程的温度和压力变换均较大，导致管箱和壳体承受较大的热冲击和压力冲击，将在设备内部产生交变的应力，该应力容易引起设备材料的塑性或弹塑性失效。国内外研究学者对管壳式换热器的数值模拟方法的研究很少有依据ASME对不同启动工况下设备疲劳强度的计算分析，本文基于有限元方法对高压换热器低循环疲劳强度进行计算分析，可在换热器初步设计阶段有效解决复杂载荷工况下的疲劳强度问题[4-6]。

本文主要研究高压换热器疲劳强度的计算分析方法，建立等效的三维有限元模型，施加对应的温度、压力和位移约束载荷，分析三种典型启动工况下换热器管板和管箱封头的温度场和应力场分布，按ASME锅炉及压力容器规范第Ⅷ卷第2册进行应力强度评定与疲劳校核。……