丁醛转化器应力分析计算

李永泰，郭春光，张中清

(合肥通用机械研究院国家压力容器与管道安全工程技术研究中心，安徽合肥 230031)

0 引言

随着石油化工生产装置大型化和高参数化的发展，换热设备的直径会远超出GB 151规定的上限2600 mm，一些超大型换热设备的直径达5000～10000 mm，单台设备重量超过 500 t［1－2］。一般大型换热设备的设计压力较低，对于立式设备，结构重力、介质重力和管、壳程流阻压力降对管板的影响均不可忽略;对于卧式设备，结构重力、介质重力的影响可忽略，管、壳程流阻压力降等影响不可忽略。对于换热设备轴向中心对称面而言，管、壳程压力为对称载荷，管、壳程流阻压力降为非对称载荷;卧式设备结构和介质重力为对称载荷，立式设备结构和介质重力为非对称载荷。目前全球所有换热设备设计标准均未考虑结构和介质重力及管、壳程流阻压力降载荷的影响，而对于超大型换热设备设计必须考虑重力和流阻压力降载荷的影响。当今只有采用有限元进行换热设备的应力分析计算才能考虑这些载荷，因设备尺寸大，结构复杂，有的换热管数达15000～20000根，有限元模型中换热管不可能取实体单元考虑管孔及管板与换热管具体连接结构，管板和换热管结构要进行有限元模型简化。如何保证在有限元分析计算中正确地建模、合理地处理这些载荷，使设计的换热设备经济、安全可靠也不是一件容易的事。文中简要介绍丁醛转化器有限元应力分析计算过程及定量分析各种载荷的影响。……