管束干燥机管束装置的强度分析

摘要

管束干燥机是当今社会最先进的干燥机之一，其高效节能的特性适应了时代的发展，被人们广泛应用。
　　本文概述了管束干燥机的管束装置所依据的设计标准，并结合工程实际对管束装置整体进行了弯扭作用的静力学分析。整体分析结果表明，管束装置所受应力主要作用在边缘角钢及换热管与管板连接部位，管板和封头装置总体受力较小，从而为建立局部模型提供了依据。
　　通过管束装置的整体分析可知，管束装置主要承受内压和温度载荷作用。本文突破了传统计算方法，充分考虑了温度影响，对局部模型进行了预热工况和稳定工况的温度场分析计算，从而得到了热—结构耦合分析的温度载荷。温度场分析结果表明，蒸汽出口端内外壁温差比蒸汽进口端大，换热作用较为显著，所以蒸汽出口端是本文研究的重点。
　　另外，本文讨论了管束装置的几种工况并进行了应力场计算。基于管束装置承受内压载荷和温度载荷的特殊性，本文突破了传统的应力分析与校核方法，根据JB4732-95进行了应力分类，并选取重点区域路径进行了应力等效线性化处理，处理结果表明管束装置在各个路径上都是安全的。
　　由于管束装置受内压作用可能发生失稳，本文最后对管束装置进行了屈曲稳定性计算，得到了管束装置内压的临界载荷，从而对工程实际中换热介质的选择起到一定的指导作用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题来源与意义

1．2 管束干燥机的应用现状及研究

1．3 管束干燥机工作原理及适用范围

1．4 管束干燥机管束装置设计依照的标准与规范

1．4．1 国内管板主要标准与规范

1．4．2 国外主要标准与规范

1．4．3 弹性基础上多孔当量实心圆板理论

第2章 有限元方法及模型的建立

2．1 有限单元法的基本理论

2．2 管束装置结构及分析条件

2．2．1 工艺条件

2．2．2 材料参数

2．3 模型的建立

2．3．1 整体模型的建立

2．3．2 局部模型的建立

2．4 单元的选择

2．4．1 SOLID45和SOLID70三维实体单元

2．4．2 整体模型网格划分

2．4．3 局部有限元模型的建立

2．4．4 位移及载荷边界条件的施加

第3章 管束装置整体静力分析

3．1 管束装置受重力作用分析

3．2 管束装置受扭矩作用分析

3．3 管束装置弯扭分析

3．4 本章结论

第4章 管束装置的温度场分析

4．1 传热学简介

4．2 干燥机的传热分析

4．3 干燥机预热工况管束装置温度场分析

4．4 干燥机稳定工作工况管束装置温度场分析

4．4．1 蒸汽进口端温度场分析

4．4．2 蒸汽出口端温度场分析

4．5 本章结论

第5章 管束装置应力分析

5．1 应力强度与热—结构耦合计算方法

5．1．1 应力强度计算方法

5．1．2 热—结构耦合计算方法

5．2 不同工况下应力强度分析

5．2．1 不同工况的选取

5．2．2 工况1管束装置应力分析

5．2．3 工况2管束装置应力分析

5．2．4 工况3管束装置应力分析

5．2．5 工况4管束装置应力分析

5．3 关于管程压力作用泊松效应对管伸长影响的讨论

5．4 本章结论

第6章 管束装置稳定性研究

6．1 稳定性概念

6．2 载荷及约束条件

6．3 计算结果分析

6．4 本章结论

第7章 结论与展望

7．1 研究结论

7．2 创新点

7．3 研究展望

参考文献

致谢