一种氨水吸收式制冷机机架的有限元分析

王旭飞 刘菊蓉 张东生 杨永平

(陕西理工学院机械工程学院)

吸收式制冷是利用某些具有特殊性质的工质对，通过一种物质对另一种物质的能量进行吸收和释放使其状态发生变化的吸热和放热过程。氨水吸收式制冷机以氨为制冷剂、以水为吸收剂，广泛应用于石油、化工及食品加工冷藏等对冷量需求较大、温度要求较低的行业，并发展了多种形式，可以使用多种类型的热源。但任何形式的氨水吸收式制冷机都是以单级氨水吸收式制冷机为基础。一台单级氨水吸收式制冷机主要包括发生器、精馏器、冷凝器、吸收器、蒸发器、过冷器、泵、阀及管路等[1]，这些零部件的合理布置和安装是保证制冷机正常工作的基础。制冷机机架在整个机组中主要起支撑和固定其他零部件的作用，机架结构在静态时的强度和刚度和在模态时的固有频率是制冷机设计的主要参数。笔者利用有限元分析软件ANSYS对单级氨吸收式制冷机机架进行结构静力分析，验证机架的强度和刚度是否能满足设计要求，并进一步对机架进行模态分析。

1 建立机架分析模型

利用三维实体建模软件UG建立氨水吸收式制冷机机架的三维模型(图1)，并对圆角及焊缝等一些细小部位进行合理简化。

图1 机架三维模型

将图1的三维模型导入ANSYS Workbench 13.0软件。在ANSYS机架模型中，坐标系x轴方向为垂直于机架地面向上，y轴方向为机架长度方向，z轴为机架宽度方向。由于机架纵横梁由厚5mm的钢板组成，因此采用板壳单元模拟该机架结构比较合适，在ANSYS软件中选用shell63号壳单元对机架模型进行网格划分(图2)。……