一、管壳式换热器外导流筒的有限元分析（论文文献综述）
吴志伟[1]（2021）在《基于高效换热管和异径孔折流板的新型换热器的开发与研究》文中研究说明管壳式换热器是目前工程上应用最多的换热设备,开发高效换热器在节能降耗等方面有着重要意义,也是科技界一直关注的重点课题。异径孔折流板和锥纹管是北京化工大学提出的纵流折流板和高效换热管,本论文采用实验和数值模拟方法,研究异径孔折流板的管束减振和锥纹管的传热强化效果,研究由异径孔折流板和（或）锥纹管构造的多种新型高效换热器的流体流动和传热性能,开发换热器工艺设计软件,具有重要工程应用价值。主要工作和结论如下:（1）建立了传统弓形折流板换热器、异径孔弓形折流板换热器和异径孔折流板换热器数值模型,并进行了双向流固耦合振动分析和比较,发现与传统弓形折流板相比,异径孔折流板可有效降低管束振动,有着较大工程应用价值。（2）数值模拟研究了锥纹管管内流动与传热性能,并与常见的其它类型高效换热管进行了对比。发现在给定的研究条件下,和其它高效换热管相比,锥纹管的平均努塞尔数分别比螺旋槽管、缩放管和光滑管提高了11%-17%、26%和110%-130%。在数值模拟基础上拟合得到了高效换热管内努塞尔数和阻力系数计算关联式,并通过协同角分析揭示了强化传热机理。（3）通过实验和数值模拟研究了锥纹管成型后的机械性能。结果表明,与光滑管不同,在轴向载荷作用下,锥纹管存在三向应力,且在相同外径、厚度、轴向载荷下,锥纹管的最大轴向应力远大于光滑管的轴向应力;与光滑管相比,锥纹管的轴向刚度明显降低。虽然锥纹管抗疲劳断裂能力下降,但其疲劳强度仍满足工程应用的要求;论文还定义了锥纹管的轴向应力集中系数和刚度等效系数,并将其回归为结构参数的函数,以方便工程应用。（4）应用锥纹管和异径孔折流板开发了一种新型换热器——锥纹管异径孔折流板换热器。采用实验和数值模拟方法,以水和油为介质,研究了其传热性能,并与传统弓形折流板换热器进行了对比。结果表明,在给定的实验条件下,当壳程以水为介质时,锥纹管异径孔折流板换热器的总传热系数比传统弓形折流板换热器增加了10%-66%。当壳程以油为介质时,锥纹管异径孔折流板换热器的总传热系数比弓形折流板换热器增加4%-20%;论文还提出了锥纹管异径孔折流板换热器壳程努塞尔数的关联式。（5）鉴于圆弧波纹管工程应用的普遍性,构造了圆弧波纹管异径孔折流板换热器,数值模拟研究了该换热器的壳程流动与传热性能,并将其与传统弓形折流板换热器、光管异径孔折流板换热器和异径孔弓形折流板换热器进行了对比。结果表明,圆弧波纹管异径孔折流板换热器具有较好的传热性能;论文还拟合得到了一些高效换热器壳程传热系数计算关联式。（6）为方便工程设计,使用Py Qt5编写了一些换热器的工艺计算软件,包含新型锥纹管异径孔折流板换热器和圆弧波纹管异径孔折流板换热器。算例表明工艺计算软件简单可靠。
曾贺[2]（2020）在《管壳式热交换器防冲结构的改进与优化》文中研究说明热交换器是化工生产中重要的设备之一。管壳式热交换器最早诞生于20世纪20年代,是各种热交换器中使用最早、最常见、结构最简单的一种。到目前为止,人们对热交换器研究的主要目的是提升热量的利用率、增强结构的合理性、降低材料的消耗量,提高设备在高压、高温、超低温环境下长周期稳定运行的能力,以及研制出不同结构形式的高效热交换器等。在如何提高热交换器运行的可靠性、稳定性,如何延长设备的使用寿命方面做的工作较少。换热管等受压元件对热交换器的寿命和性能起着决定性的作用,折流板、防冲挡板等部件也有重要的作用。这些部件一旦失效,热交换器将不能正常工作,使用寿命大大缩短。本文中,首先对设置防冲结构的重要性进行了简单论述,然后对传统的防冲结构进行了分析,并针对本公司遇到的实际问题,讨论了传统防冲结构在应用方面的局限性。针对常见的热交换器壳程防冲结构,结合现有标准与实际情况,提出了三种新型的防冲结构形式。第一种是在现有结构的基础上设计了开孔型防冲挡板,增加了流通面积。这种改进方法需要对流通面积进行精确的计算,要防止对换热管的冲刷,并选择合理的开孔形状、位置。第二种是采用与壳程筒体同心的弧形防冲挡板,其优点是不用去除壳程进口处的换热管,在直径相同的情况下增加了换热面积。与去除换热管的结构相比,管板的受力更合理。这种结构要考虑防冲挡板的固定或支撑结构,考虑制造与安装的可行性和方便性。第三种是防冲杆结构,这种结构在相关标准与手册中介绍的不多,国内的研究资料也很少。通过对公司在建项目中的某台热交换器进行总结,给出了防冲杆的适用情况。综上所述,通过一系列的分析、对比、研究,确定了以上三种具有可行性的结构,为以后的选用奠定了基础。
徐森,贺小华[3]（2018）在《含外导流筒换热器筒节结构失稳临界压力分析》文中研究表明采用规则设计及有限元非线性分析方法对外导流筒换热器筒节结构临界失稳压力进行设计分析,系统地讨论了不同结构参数L1/Di、Di/t1、t2/Di、ρt对筒节失稳临界压力Pcr的影响规律。研究结果表明,本筒节结构基于规则设计近似得出的Pcr值过低,结果具有较大的保守性;一定参数范围内Pcr随t2/Di增大,Di/t1减小及L1/Di减小而增大;布管率ρt在0.9附近,Pcr达到最大;通过析因分析得出影响Pcr各因素的权重度为Di/t1>L1/Di>ρt>t2/Di。结论为含外导流筒换热器筒节设计提供参考。
张丽[4]（2016）在《进气电加热器管板设计与主体制造研究》文中研究指明管壳式换热器广泛应用于国内外石油、化工、制冷、核电、食品、动力、电力等诸多行业。本课题研究对象进气电加热器是一种特殊的管壳式换热器,主要应用于我公司乐东15-1气田脱碳装置项目,其作用是完成脱碳工艺预处理系统中加热环节。进气电加热器是换热器与电控设备完美结合的典型代表,电加热是一种符合国家节能减排要求的清洁能源。本文研究对象进气电加热器结构设计很独特,兼有固定管板换热器及U形管式换热器的结构特点,又有其自身的特点。本台进气电加热器设计特点为单侧管箱结构,管板与管、壳程筒体采用焊接连接,壳程内部的换热管末端为自封闭结构,无管程回路,流体介质充满管程后无法流动,管程介质导热油由管箱上电加热元件加热后来完成对壳程流体介质的传热。进气电加热器固定管板的受力情况比较复杂,管束结构设计特殊,无可供选用的常规换热器管板计算模型,针对本台换热器管板常规计算采用了比较近似的标准U形管式换热器管板计算方法,并选取相对苛刻的设计工况对管板的进行有限元分析以验证常规计算的正确性。本文采用Mechanical APDL14.5对管板进行有限元分析,通过分析管板上温度场上的温度值,验证了ASME规范上所述的“表皮效应理论”。本文通过对设计工况下的管板进行有限元分析,得出管板的常规设计偏于保守而且存在很大的减薄余量。由此可见通过对管板进行有限元分析可以很大程度上优化管板结构从而满足换热器轻量化设计的需求。进气电加热器设计结构、选材比较特殊,本台换热器全部选用316L系列材料,本文将对316L系列材料特性及焊接技术进行简要说明。本台进气电加热器结构特殊对产品的制造、检验也增加了不少难度,本文将对本台换热器制造难点进行论述,并对本台换热器在实际生产制造过程中所应用的重要制造工序加以说明。通过对进气电加热器管板进行有限元分析,验证了管板常规设计采用U形管式换热器管板的近似计算方法满足设计要求。最终通过制造过程中的各项检验、试验程序验证了本台换热器强度设计、加工工艺、密封性能等满足用户使用要求,产品研制成功。
陈孙艺[5]（2016）在《换热器有限元分析中值得关注的非均匀性静载荷》文中进行了进一步梳理为了减少管壳式换热器有限元分析模型引起的误差以及避免其案例误导,根据工程实际,分别从四方面讨论了换热器非均匀性静载荷与结构变形行为之间的关系。首先是轴向非均匀性静载荷,具体包括作用到管板的4种轴向非均匀工况;第二是横截面的非均匀载荷,包括管程轴向偏流、管程径向偏流、壳程非均匀进出口偏流、壳程径向的非均匀热载荷和壳程冷凝等5种工况;第三是管程非均匀热载荷,包括单管程管间温差、两管程温差、四管程温差等3种工况;第四是设备大型化的非均匀载荷,包括非均匀流态、自重和结构等3种情况。
陈孙艺[6]（2015）在《换热器有限元分析建模中值得关注的几个工程因素（一）——载荷均匀性》文中进行了进一步梳理为了减少管壳式换热器有限元分析模型引起的误差以及避免其案例误导,根据工程实际分别从轴向工艺参数的非对称性、横截面周向介质特性的对称性以及对称性工艺参数内部的差异等三个方面讨论了换热器载荷均匀性与结构变形行为之间的关系。非均匀载荷具体包括作用到管板的4种轴向非均匀情况,包括面对称进出口结构、轴对称进出口结构和非对称进出口结构的3种横向非均匀情况,还包括壳程径向工艺参数的差异和管程多流程间工艺参数的差异等非均匀情况。
杜明,陈建文,惠宁,芦存财,李海燕[7]（2014）在《管壳式换热器壳侧外导流筒结构设计与工程应用》文中认为阐述了管壳式换热器壳侧外导流筒结构设计的依据,介绍了相关国际标准及专利内容,通过工程实例及经济性分析对比,为工程设计选型提供了借鉴。
陈孝文[8]（2014）在《预应力换热器管板的设计方法研究》文中研究说明管壳式换热器因为其制造简单、生产工艺成熟，具有长期的使用经验，且处理量大，适应性强以及安全可靠等优点而被广泛的应用于石油化工等行业中。由于传统的固定管板式换热器受管壳壁温差影响比较大，限制其得到广泛的应用，而采用预应力技术能有效的降低固定管板式换热器的温差应力，提高其安全性能，因此，研究预应力换热器的传热及应力状态具有重要的意义。本文的主要工作包括：1.利用分段和整体模拟两种方法对换热器操作工况下流动与传热性能实施了数值计算，并在相同离散化精度下，对同尺寸不同段数模型模拟来探讨整体模拟和分段模拟的适用范围；同时，通过改变模型长度和网格离散精度进行分别计算，说明分段建模和模拟技术的优势及发展前景。2.由于影响换热器的热变形量的因素非常复杂，为了更好的说明变形量和各影响因素的关系，本文利用量纲分析分方法，拟合出关于变形量的多因素关系式，并分析各因素对换热器变形量的影响。同时另建立新的模型，将模拟的变形量和利用拟合公式计算得到的变形量进行对比，验证公式的正确性。3.将模拟计算得到的最佳预变形量施加到换热器模型中，得到在不同最佳预变形量的各换热器的管板应力，并分析在施加预变形前后管板的应力变化情况，拟合出含有预变形影响系数的管板应力公式，并验证公式的准确性。4.设计预应力换热器管板应力测试实验，将模拟结果和实验数据进行对比分析，验证模拟结果的准确性。本文在前人研究的基础上，综合考虑影响换热器温差变形量的因素，拟合出预应力换热器温差变形量的多因素关系式，并由模拟结果可知，变形量随着换热管的长度、折流栅间距、管壳程流体的速度比值以及温度比值的增大而增大，与壳体的直径以及管板的厚度具有相反的关系；将变形量加载到模型中进行计算，利用模拟结果拟合预应力换热器的管板设计公式，并验证公式的准确性；将模拟结果和实验结果进行对比，验证模拟结果的准确性，进而验证利用数值模拟结果拟合得到的变形量计算公式和预应力换热器管板设计公式的准确性；在相同离散化精度下，分段模拟比整体模拟具有更好的适应性，并由实验结果可知，分段数值模拟方法具有一定的可靠性。通过本文的研究，丰富了现有的预应力研究理论和技术，为预应力的推广奠定坚实的基础。
林桥[9]（2012）在《预应力换热器传热与应力特性的数值模拟研究》文中研究说明管壳式换热器结构简单、设计方法成熟，结构坚固可靠，处理量大，适应性强以及安全可靠，因而得到广泛采用。而折流杆换热器具有传热效率高、良好的抗流体振动性能等优点，逐渐成为广泛使用的一种管壳式换热器。传统的固定管板换热器受管壳壁温差应力的影响，其应用受到很大的限制。采用预应力技术可以有效降低固定管板换热器的温差应力，因此研究预应力换热器的流动、传热及有关强度特性具有很重要的意义。本文主要工作包括：1.在合理简化实际结构基础上，针对以前流动与传热研究存在的问题，对E流路和管程流体建模，得到了更符合实际的模型。其中，利用FLUENT多相流模型，来解决管程流体建模问题，编写了相变传热程序，实现了UDF接口编译，从而实现了管程流体的相变传热的分段模拟，得到了更符合实际的温度场。最后通过插值映射方法将温度场不失真加载到ANSYS模型中。2.分别采用整体模型和分段模型对“分段建模，分段划网，分段模拟”方法进行了验证。明确了两种模拟方法各自的特点和限制条件。3.在其它工艺参数不变情况下，通过改变管程流体的温度、流速，探讨了管程工艺参数的变化对预应力大小的影响及规律。4.分析了不同折流部件产生的温度场，及其对预应力换热器热应力特性的影响。本文研究得到的主要结论是：对壳程E流路和管程流体建模，利用FLUENT多相流模型进行相变传热分析，可以获得更符合实际的流场和温度场，从而得到准确的热应力场；整体模型的局限性在于只能应用于小模型，难于用于大模型的精细建模，而分段模型的适用性和可靠性研究发现，分段模拟技术对于换热器的规模尺度没有严格的限制，既可以在小型换热器上实施精确建模，也可以实现大型换热器的合理建模。分段模拟技术的精确建模方法，为大型换热器模型的模拟实施奠定了牢固的基础。
肖乐[10]（2011）在《预应力换热器管板的数值模拟和研究》文中指出管壳式换热器因其结构简单,制造工艺成熟,有长期的使用经验,处理量大,适应性强以及安全可靠等优点而被广泛采用,而折流杆换热器具有结构简单、传热效率高、具有良好的抗流体振动性能等优点,正逐步成为普遍使用的一种新型管壳式换热器。预应力技术可以大大降低固定管板换热器的温差应力,因此有良好的应用前景。在专利《一种管壳式预应力换热器的设计制造方法》指导下,本论文进一步对固定管板式折流杆预应力换热器进行研究,并通过模拟研究了管板的性能计算方法。本文主要工作包括:1.首先在FLUENT软件进行相应的设置后,以入口段壳程出口处升高的温度值作为换热器流固耦合数值模拟判断准则,讨论了获取网格无关解时网格应划分的大小。2.研究FLUENT并行计算的效率,并用并行计算技术提高单个case所能计算的最大网格数,从而将减少换热器的分段。3.采用ANSYS分段插值、整体建模分网求解的新方法,从而使得换热器ANSYS有限元模型不再需要和FLUENT分段模拟对应,简化了模型。由于ANSYS模型为一个整体,当研究换热器长度对预应力和管板的影响时,提高了APDL命令流的通用性。4.将FLUENT软件的温度场转换到ANSYS中进行热分析和结构分析,并和实验室已有的实验数据对比。5.在其它工艺参数相同的情况下,研究管程流体温度对预应力换热器管板应力的影响。6.在其它工艺参数相同的情况下研究换热器长度和管板直径对对预应力换热器管板应力的影响。通过本文的研究,不但丰富现有的预应力研究理论和技术,为预应力换热器的推广使用奠定坚实的基础。
二、管壳式换热器外导流筒的有限元分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、管壳式换热器外导流筒的有限元分析（论文提纲范文）
（1）基于高效换热管和异径孔折流板的新型换热器的开发与研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 背景和意义 |
| 1.2 关于高效换热管机械性能和传热性能研究现状 |
| 1.2.1 高效换热管传热性能研究 |
| 1.2.2 高效换热管机械性能研究现状 |
| 1.3 关于新型换热器折流板研究现状 |
| 1.4 关于换热器管束振动及防振措施研究 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 第二章 异径孔折流板换热器管束振动研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 流固耦合数值方法分析 |
| 2.2.1 基本方程 |
| 2.2.2 流固耦合计算流程 |
| 2.3 几何模型和网格划分 |
| 2.3.1 几何模型 |
| 2.3.2 网格划分 |
| 2.4 结果分析 |
| 2.4.1 流场分析 |
| 2.4.2 振动响应分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 高效换热管管内传热强化及机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 几何模型 |
| 3.3 理论基础 |
| 3.4 边界条件 |
| 3.5 网格划分 |
| 3.6 模拟结果及分析 |
| 3.6.1 锥纹管与圆弧波纹管、缩放管、螺旋槽管和光管对比分析 |
| 3.6.1.1 速度场和温度场 |
| 3.6.1.2 雷诺数对流体流动与传热性能的影响 |
| 3.6.2 缠绕螺旋波纹管和缠绕光管对比分析 |
| 3.6.2.1 速度场和温度场 |
| 3.6.6.2 结构参数对流体流动与传热性能的影响 |
| 3.6.3 传热系数和阻力系数关联式 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 锥纹管机械性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 锥纹管的结构模型 |
| 4.3 力学性能实验研究 |
| 4.3.1 拉伸实验 |
| 4.3.2 疲劳试验 |
| 4.4 锥纹管的强度和刚度数值模拟 |
| 4.4.1 有限元模型 |
| 4.4.2 应力分布 |
| 4.4.3 轴向刚度 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 锥纹管异径孔折流板换热器实验和数值模拟研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 锥纹管异径孔折流板换热器实验试样 |
| 5.3 实验测试 |
| 5.3.1 实验装置 |
| 5.3.2 介质循环系统 |
| 5.3.3 测量系统和控制系统 |
| 5.3.4 实验过程及数据处理方法 |
| 5.3.4.1 实验过程 |
| 5.3.4.2 数据处理方法 |
| 5.3.5 实验结果 |
| 5.3.5.1 总传热系数 |
| 5.3.5.2 压力降 |
| 5.3.5.3 单位压降下的总传热系数 |
| 5.4 数值模拟 |
| 5.4.1 几何模型和网格模型 |
| 5.4.2 边界条件和模型验证 |
| 5.4.3 模拟结果与讨论 |
| 5.4.3.1 流场分析 |
| 5.4.3.2 压力场分析 |
| 5.4.3.3 协同角分析 |
| 5.4.3.4 计算关联式 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 圆弧波纹管异径孔折流板换热器流体流动与传热性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 圆弧波纹管异径孔折流板换热器数值模拟模型的建立 |
| 6.2.1 几何模型 |
| 6.2.2 网格划分和数据处理方法 |
| 6.2.3 边界条件 |
| 6.3 模拟结果分析与讨论 |
| 6.3.1 流场分布 |
| 6.3.2 传热分析 |
| 6.3.3 结构参数对流动与传热的影响 |
| 6.3.4 换热器性能比较 |
| 6.3.5 壳程努塞尔数和压力降计算关联式 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 基于PyQt5 的高效换热器工艺计算软件开发 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 高效换热器工艺计算软件开发 |
| 7.2.1 图形化用户界面 |
| 7.2.2 软件理论基础 |
| 7.2.2.1 计算流程 |
| 7.2.2.2 基本关系式 |
| 7.2.3 软件操作说明 |
| 7.2.4 工艺算例1-软件验证 |
| 7.2.5 工艺算例2-设计锥纹管异径孔折流板换热器 |
| 7.3 高效换热管轴向刚度等效系数和轴向应力集中系数计算软件 |
| 7.3.1 图形化用户界面 |
| 7.3.2 软件操作说明 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 作者和导师简介 |
| 附件 |
（2）管壳式热交换器防冲结构的改进与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外防冲挡板研究现状 |
| 1.2.1 国内外标准中的规定 |
| 1.2.2 现有标准在设计中的局限 |
| 1.2.3 国内外防冲挡板结构 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 热交换器失效原因分析 |
| 2.1 失效情况 |
| 2.2 失效形式分析 |
| 2.2.1 失效形式理化分析 |
| 2.2.2 宏观分析 |
| 2.2.3 微观断口分析 |
| 2.3 管束断裂原因分析 |
| 2.4 流体诱发振动的计算 |
| 2.4.1 横流速度 |
| 2.4.2 卡门旋涡频率 |
| 2.4.3 湍流抖振频率 |
| 2.4.4 换热管的固有频率 |
| 2.4.5 临界横流速度 |
| 2.4.6 振幅 |
| 2.4.7 振动计算小结 |
| 2.5 结论分析 |
| 2.6 HTRI计算分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 开孔防冲挡板的选用 |
| 3.1 情况介绍 |
| 3.2 防冲挡板打孔的设计思路 |
| 3.3 新防冲挡板流通面积的计算 |
| 3.3.1 不开孔防冲挡板的流通面积 |
| 3.3.2 开孔防冲挡板的流通面积 |
| 3.4 制作后的防冲挡板 |
| 3.5 开孔形式 |
| 3.6 应用效果 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 弧形防冲挡板的选用 |
| 4.1 弧形防冲板形式的提出 |
| 4.2 流通面积的计算 |
| 4.3 流体状态模拟 |
| 4.3.1 模型建立 |
| 4.3.2 网格处理 |
| 4.3.3 Fluent中的相关设置 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 防冲杆结构的选用 |
| 5.1 防冲杆形式介绍 |
| 5.2 防冲杆特点 |
| 5.2.1 流通面积 |
| 5.2.2 振动分析 |
| 5.2.3 低阻力降 |
| 5.3 防冲杆结构的应用与开发 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）含外导流筒换热器筒节结构失稳临界压力分析（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 分析结构及临界失稳压力计算 |
| 2.1 规则设计 |
| 2.2 有限元分析 |
| 2.2.1 分析结构的简化 |
| 2.2.2 材料本构关系 |
| 2.2.3 有限元分析模型 |
| 2.2.4 屈曲分析结果及与规则设计对比 |
| 3 有限元分析计算方案 |
| 4 有限元计算结果 |
| 5 结果分析 |
| 5.1 管板布管率ρt的影响 |
| 5.2 上管板厚度t2/Di的影响 |
| 5.3 筒节段长径比L1/Di的影响 |
| 5.4 筒节段径厚比Di/t1的影响 |
| 5.5 正交设计模型 |
| 5.6 极差分析 |
| 6 结论 |
（4）进气电加热器管板设计与主体制造研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 管壳式换热器研究进展 |
| 1.1 管壳式换热器强化传热方面的研究进展 |
| 1.2 大型管壳式换热器的研制 |
| 1.3 管壳式换热器管板的设计研究进展 |
| 2 进气电加热器管板设计 |
| 2.1 进气电加热器设备介绍 |
| 2.1.1 进气电加热器的分类及特点 |
| 2.1.2 设备简图 |
| 2.1.3 设计参数及规格介绍 |
| 2.2 进气电加热器管板常规设计 |
| 2.2.1 管壳式换热器管板常规计算模型的理论基础 |
| 2.2.2 管壳式换热器管板受力分析 |
| 2.2.3 进气电加热器管板结构及计算模型分析 |
| 2.3 管板结构的验证性分析设计 |
| 2.3.1 管板的设计参数 |
| 2.3.2 管板有限元分析单元类型 |
| 2.3.3 管板分析模型简化 |
| 2.3.4 管板模型在设计工况下施加的边界条件 |
| 2.3.5 管板模型的温度场分析 |
| 2.3.6 设计工况下应力分析及应力判定 |
| 3 进气电加热器的制造工艺研究 |
| 3.1 设备选材及防腐蚀性能研究 |
| 3.1.1 设备主体材料性能特点 |
| 3.1.2 设备主体材料抗腐蚀性能分析 |
| 3.1.3 其它部件材料性能及抗腐蚀性能分析 |
| 3.1.4 设备整体防腐蚀性能分析 |
| 3.2 进气电加热器的制造工艺规划 |
| 3.2.1 设备主要部件制作工艺流程 |
| 3.2.2 不锈钢材料加工难点分析 |
| 3.2.3 管、壳程筒体的制造工艺难点 |
| 3.2.4 壳程椭圆形封头的制造工艺难点 |
| 3.2.5 管箱平盖、管板的制造工艺难点 |
| 3.2.6 折流板的制造工艺难点 |
| 3.2.7 加热管的制造工艺难点 |
| 3.2.8 管束组装工艺难点 |
| 3.3 进气电加热器主材焊接工艺规划 |
| 3.4 进气电加热器主要部件的无损检测规划 |
| 4 进气电加热器的验证性压力试验 |
| 4.1 耐压试验 |
| 4.1.1 耐压试验的目的及分类 |
| 4.1.2 进气电加热器壳程水压试验 |
| 4.2 气密性试验 |
| 4.2.1 气密性试验的目的及条件 |
| 4.2.2 进气电加热器管、壳程气密性试验 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）换热器有限元分析中值得关注的非均匀性静载荷（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 轴向非均匀性静载荷及其模型的整体性 |
| 1. 1 挠性管板换热器壳程加热过程的非均匀性静载荷 |
| (1)较完善的全长分析模型。 |
| (2)值得商榷的非全长分析模型。问题及对策如下。 |
| 1. 2 非挠性管板换热器壳程加热过程的非均匀性静载荷 |
| (1)较完善的非全长厚管板模型。 |
| (2)较完善的非全长薄管板模型。 |
| 2 横截面非均匀性静载荷及其模型的整体性 |
| 2.1管程偏流引起的非均匀载荷 |
| (1)管程轴向偏流。 |
| (2)管程径向偏流。 |
| 2.2壳程偏流引起的非均匀载荷 |
| (1)非均匀进出口及其偏流。 |
| (2)壳程径向的非均匀热载荷。 |
| 2. 3 壳程冷却过程的非均匀热载荷 |
| 3 管程多流程之间的非均匀热载荷 |
| (1)四管程温差。 |
| (2)两管程温差。 |
| (3)单管程温差。 |
| 4 设备大型化的非均匀载荷 |
| 4. 1 非均匀流态引起的非均匀载荷 |
| (1)一件壳体内多台管束的交互作用。 |
| (2)换热器大型化的非均匀流态。 |
| (3)超长管壳的非均匀流态。 |
| 4. 2 自重引起的非均匀载荷 |
| (1)设备和介质自重的非均匀载荷。 |
| (2)支承分析时可能存在的非均匀载荷。 |
| (3)卧式鞍座的非均匀载荷。 |
| 4. 3 结构引起的非均匀载荷 |
| (1)吊装时应避免的非均匀载荷。 |
| (2)设备法兰的非均匀载荷。 |
| (3)结构安全分析的非均匀载荷。 |
| (4)来自管线的非均匀载荷。 |
| 5 结语 |
（7）管壳式换热器壳侧外导流筒结构设计与工程应用（论文提纲范文）
| 1 设计概述及项目背景 |
| 2 设计依据 |
| 2.1 TEMA标准 |
| 2.2 ASME标准 |
| 2.3 有关专利 |
| 3 设计方案经济性对比 |
（8）预应力换热器管板的设计方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 换热器概述 |
| 1.1.1 管壳式换热器的概述 |
| 1.1.2 折流杆换热器的概述 |
| 1.2 固定管板式换热器的温差应力 |
| 1.2.1 降低温差应力的措施 |
| 1.3 预应力换热器概述 |
| 1.3.1 预应力技术及特点 |
| 1.3.2 预应力换热器的发展 |
| 1.4 换热器管板应力分析和研究 |
| 1.4.1 国内外管板的理论研究 |
| 1.4.2 国内外管壳式换热器有限元分析的发展状况 |
| 1.5 课题研究的内容和意义 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 研究的意义 |
| 第二章 数值模型的建立与软件设置 |
| 2.1 CFD 软件介绍 |
| 2.1.1 GAMBIT 软件介绍 |
| 2.1.2 FLUENT 软件介绍 |
| 2.2 建立数值模型 |
| 2.2.1 模型的结构尺寸 |
| 2.2.2 模型的简化 |
| 2.2.3 划分网格 |
| 2.2.4 设定边界条件 |
| 2.3 求解参数设置 |
| 2.3.1 选择求解器 |
| 2.3.2 选择能量方程 |
| 2.3.3 选择湍流方程 |
| 2.3.4 设置材料属性 |
| 2.3.5 定义耦合算法 |
| 2.3.6 设置离散格式 |
| 2.3.7 设置松弛因子 |
| 2.3.8 设定收敛准则 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 预应力换热器的变形量相似理论分析 |
| 3.1 量纲分析理论简述 |
| 3.1.1 量纲 |
| 3.1.2 量纲和谐原理 |
| 3.2 量纲分析方法 |
| 3.2.1 瑞利法 |
| 3.2.2 π定理 |
| 3.3 预应力换热器变形量量纲分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 预应力换热器的变形量模拟结果分析 |
| 4.1 求解温度场 |
| 4.1.1 FLUENT 和 ANSYS 模型的处理 |
| 4.1.2 探讨“分段模拟”方法的适应性 |
| 4.1.3 FLUENT 和 ANSYS 温度场插值 |
| 4.2 确定变形量及其结果分析 |
| 4.2.1 确定变形量 |
| 4.2.2 数值模拟结果的分析 |
| 4.3 模拟实验验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 预应力换热器管板应力模拟结果分析 |
| 5.1 确定预应力换热器的管板应力 |
| 5.1.1 选取合适的预变形量加载方式 |
| 5.1.2 施加最佳预变形量 |
| 5.2 拟合预应力换热器管板应力公式 |
| 5.3 管板设计公式的验证 |
| 5.3.1 常规换热器管板设计公式的验证 |
| 5.3.2 预应力换热器管板设计公式的验证 |
| 5.4 预应力换热器设计公式的工程应用 |
| 5.4.1 根据 GB151 管板设计公式校核管板强度 |
| 5.4.2 根据预应力换热器管板设计公式校核管板强度 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 实验验证及结果分析 |
| 6.1 实验原理及方案 |
| 6.2 实验测试 |
| 6.2.1 应变片的粘贴与防护 |
| 6.2.2 流量的测量 |
| 6.2.3 实验工况设定与测试 |
| 6.3 实验数据处理及分析 |
| 6.3.1 分段仿真模拟的实验验证 |
| 6.3.2 仅受温度作用下应力数据对比 |
| 6.3.3 预应力状态下应力数据对比 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论及展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（9）预应力换热器传热与应力特性的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 换热器概述 |
| 1.2 预应力换热器技术概况 |
| 1.2.1 换热器应力的研究情况 |
| 1.2.2 预应力换热器的发展 |
| 1.3 换热器的数值模拟研究发展 |
| 1.4 课题研究的内容及意义 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究意义 |
| 第二章 CFD 相变传热分析 |
| 2.1 模型的结构和物性参数 |
| 2.2 简化计算模型 |
| 2.3 网格的划分 |
| 2.3.1 网格的划分方案 |
| 2.3.2 边界层的处理 |
| 2.3.3 网格的检查 |
| 2.4 Fluent 的多相流模型 |
| 2.4.1 多相流模型的选择 |
| 2.5 FLUENT 中的 UDF |
| 2.5.1 FLUENT 中 UDF 的编写 |
| 2.5.2 UDF 的编译与链接 |
| 2.6 相变传热的设置 |
| 2.7 仿真计算的场图及分析 |
| 2.8 小结 |
| 第三章 FLUENT 和 ANSYS 的联合仿真 |
| 3.1 模型处理 |
| 3.2 验证“分段建模”方法的可行性 |
| 3.3 FLUENT 温度场在 ANSYS 中的插值求解 |
| 3.3.1 有限元模型的节点文件 |
| 3.3.2 插值求解过程 |
| 3.3.3 FLUENT 和 ANSYS 温度场结果对比 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 预应力换热器的模拟及实验验证 |
| 4.1 换热器的有限元模型 |
| 4.1.1 单元选择 |
| 4.1.2 材料的定义 |
| 4.1.3 网格划分 |
| 4.2 换热器的热分析 |
| 4.3 换热器的热-结构耦合分析 |
| 4.3.1 热应力云图分析 |
| 4.3.2 管程建模与不建模时的热应力对比 |
| 4.3.3 热应力分析结论 |
| 4.4 预应力换热器的应力分析 |
| 4.4.1 预变形量的确定 |
| 4.4.2 预变形量施加方式的确定 |
| 4.4.3 预应力换热器的性能分析 |
| 4.5 数值模拟结果与实验数据对比 |
| 4.5.1 实验数据 |
| 4.5.2 数值模拟结果与实验数据对比 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 管程工艺参数对预应力换热器影响 |
| 5.1 管程入口温度对预应力换热器性能的影响 |
| 5.1.1 仅受温度载荷作用 |
| 5.1.2 自由模型分析 |
| 5.1.3 仅受预变形载荷作用 |
| 5.1.4 受温度载荷和预应形载荷共同作用 |
| 5.1.5 预变形施加前后管板应力的比较 |
| 5.2 管程流速对预应力换热器的影响 |
| 5.2.1 仅受温度载荷作用 |
| 5.2.2 自由模型分析 |
| 5.2.3 仅受预变形载荷作用 |
| 5.2.4 受温度载荷和预应力载荷共同作用 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 不同折流部件对预应力换热器的影响 |
| 6.1 FLUENT 场图及分析 |
| 6.2 ANSYS 温度场的比较 |
| 6.3 热应力场的比较 |
| 6.4 预应力的比较 |
| 6.5 小结 |
| 结论及建议 |
| 结论 |
| 对今后工作的建议 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（10）预应力换热器管板的数值模拟和研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 换热器概述 |
| 1.2 预应力换热器 |
| 1.2.1 预应力技术 |
| 1.2.2 预应力换热器的实现 |
| 1.2.3 预应力换热器的优点 |
| 1.3 换热器管板应力分析和研究 |
| 1.4 本文内容及实施路径 |
| 1.5 本文研究意义 |
| 第二章 模型的建立和数值模拟基础 |
| 2.1 模型的结构和工艺参数 |
| 2.2 边界条件及其初始化条件 |
| 2.3 模型求解设置 |
| 2.3.1 求解器的选择 |
| 2.3.2 湍流模型的选择 |
| 2.3.3 对流插值(动量方程)的离散格式 |
| 2.3.4 压力-速度耦合方程求解算法 |
| 2.3.5 压力插值格式 |
| 2.3.6 欠松弛因子 |
| 2.3.7 收敛准则的确定 |
| 2.4 网格无关解 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章FLUENT 并行计算平台的建立及其性能 |
| 3.1 并行计算概述 |
| 3.2 FLUENT 并行计算的特点 |
| 3.3 Windows 系统下并行平台的建立 |
| 3.4 并行计算步骤 |
| 3.4.1 配置网络计算节点 |
| 3.4.2 检测网络连通性 |
| 3.4.3 分割网格 |
| 3.5 壳程流动的数值模拟 |
| 3.6 并行计算的加速比和效率的研究 |
| 3.7 结论 |
| 第四章 温度场和应力场耦合分析 |
| 4.1 FUENT 模型网格划分 |
| 4.2 FUENT 模型分段方案 |
| 4.3 温度场数据转换 |
| 4.3.1 FLUENT 和 ANSYS 模型的对应性 |
| 4.3.2 ANSYS 分段插值、整体建模分网求解的新方法 |
| 4.3.3 ANSYS 的插值过程 |
| 4.3.4 FLUENT 和 ANSYS 温度场结果对比 |
| 4.4 仿真结果和实验数据的对比 |
| 4.4.1 实验数据 |
| 4.4.2 仿真结果与实验数据对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 管程变温对换热器管板强度的影响 |
| 5.1 换热器出口温度随管程温度的变化 |
| 5.2 仅受温度载荷作用时换热器的应力变化 |
| 5.3 预应力作用下的换热器 |
| 5.3.1 自由模型确定预变形量 |
| 5.3.2 工作状态的预应力换热器 |
| 5.4 仅受预变形载荷时预应力的换热器 |
| 5.5 预变形施加前后管板应力的比较 |
| 5.6 管程温度对管板应力的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 不同长度的换热器预应力研究 |
| 6.1 模型的建立 |
| 6.1.1 模型的长度 |
| 6.1.2 FLUENT 设置的批处理方法 |
| 6.2 常规换热器的应力分析 |
| 6.3 预应力作用下的换热器 |
| 6.3.1 自由模型确定预变形量 |
| 6.3.2 工作条件下的的预应力换热器 |
| 6.4 仅受预变形载荷时预应力的换热器 |
| 6.5 换热器长度对管板应力的影响 |
| 6.6 管板直径对换热器应力的影响 |
| 6.7 不同长径比对换热器的影响 |
| 6.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
四、管壳式换热器外导流筒的有限元分析（论文参考文献）
- [1]基于高效换热管和异径孔折流板的新型换热器的开发与研究[D]. 吴志伟. 北京化工大学, 2021
- [2]管壳式热交换器防冲结构的改进与优化[D]. 曾贺. 山东大学, 2020(04)
- [3]含外导流筒换热器筒节结构失稳临界压力分析[J]. 徐森,贺小华. 机械设计与制造, 2018(09)
- [4]进气电加热器管板设计与主体制造研究[D]. 张丽. 大连理工大学, 2016(07)
- [5]换热器有限元分析中值得关注的非均匀性静载荷[J]. 陈孙艺. 压力容器, 2016(02)
- [6]换热器有限元分析建模中值得关注的几个工程因素（一）——载荷均匀性[A]. 陈孙艺. 第五届全国换热器学术会议论文集, 2015
- [7]管壳式换热器壳侧外导流筒结构设计与工程应用[J]. 杜明,陈建文,惠宁,芦存财,李海燕. 石油和化工设备, 2014(10)
- [8]预应力换热器管板的设计方法研究[D]. 陈孝文. 华南理工大学, 2014(01)
- [9]预应力换热器传热与应力特性的数值模拟研究[D]. 林桥. 华南理工大学, 2012(01)
- [10]预应力换热器管板的数值模拟和研究[D]. 肖乐. 华南理工大学, 2011(01)