高压换热器设计容易忽视的几个问题

随着我国工业的发展,特别是石油化工的迅猛崛起,我们的化工设备需要众多的高压换热器来完成复杂的工艺流程,这些高压换热器在整个装置中起着关键性环节作用。在设计高压换热器时,常常会忽视一些重要问题,导致设备性能不佳或者安全隐患。针对高压换热器设计中容易忽视的几个问题进行了分析和讨论,包括材料许用应力垮档、球形封头切线位置错误、高压换热器的布管直径过大、高压换热器的结构形式选取等。通过对这些问题的分析,提出了相应的解决方案,以提高高压换热器的性能和安全性。

高压球形封头强度设计

高压球形封头在内压力作用下处于三向应力状态 ,在弹性失效准则下按不同的强度理论可得到相应的强度计算公式。通过对 4种强度理论及中径公式的分析比较和实例验证 ,表明按中径公式设计的高压球形封头在进行水压试验时其内壁的应力有时会超过材料的屈服极限 ,使球壳出现屈服现象。提出了按中径公式设计高压球形封头不出现屈服现象的条件为 :对高合金钢pc≤0 2 6 2 [σ]tφ ,对碳钢和低合金钢pc≤ 0 347[σ]tφ。

平板封头与筒体连接区的疲劳分析

采用有限元分析软件ANSYS,对平板封头与筒体连接区进行有限元分析,并基于计算结果对该连接区进行疲劳分析,使机械设备疲劳计算更精确更经济。

多层包扎高压容器端部结构设计与应力分析

多层包扎压力容器中由于球形封头与筒体连接处有壁厚突变,在此区域将产生很大的应力集中和边缘应力,因此多层包扎式高压容器的端部结构是设计中须认真考虑的问题。参照ASME规范设计了3种多层包扎筒体与球形封头连接结构,并利用ANSYS软件提供的接触单元建立了相对应的有限元模型。通过将有限元计算值与理论计算值对比,验证了该模型的可行性。文章分析了3种结构的应力分布情况,指出了最适宜的连接结构为(b)结构,并对(b)结构进行了应力强度评定,结果表明该结构满足强度要求。

多层包扎高压容器筒体与球形封头连接部位的结构分析与优化

石油化工以及航空航天行业中经常需要使用大型高压容器作为反应或储存容器,受制于材料厚度以及单层筒体壁厚方向力学性能均匀性问题,筒体常采用多层包扎的形式,封头一般采用受力状态良好又节约材料的单层球形封头。根据中径公式,筒体壁厚大约是球形封头壁厚的2倍。但由于二者连接的部位结构突变,存在应力集中和边缘应力,因此其壁厚比例关系以及连接形式值得探讨。文章通过分析若干种局部连接结构形式并对其有限元分析结果进行对比,给出该局部结构的优化路径,为类似容器的设计提供参考。

冷压法与大直径高压球封头

大直径高压球封头冷压法是一项先进的成形工艺。该冷压法拥有许多特点:一是能提升压机产能和减轻模具重量;二是能降低冲压件成本和节省封头加热能源;三是能净化工作环境和提高钢板利用率;四是能减少球封形状误差和提高球封质量。

小口径厚壁球形封头的冷拉深成形

冷拉深小口径厚壁球形封头成形是解决高压容器球形封头制造的高效生产技术。本文通过实验对小口径厚壁球形封头的结构尺寸、工艺参数、模具结构、脱模与热处理等方面进行了分析研究,实验结果表明,坯料外径、坯料厚度、削边厚度、模具形式的选择及脱模热处理都会影响成品质量。通过对主要工艺参数的优化、合理的模具设计及后续处理,避免了成形过程中出现的减薄破裂及"停等"的不良影响,最终获得了合格产品。