含外导流筒换热器筒节结构失稳临界压力分析

徐 森，贺小华

（南京工业大学 机械与动力工程学院，江苏 南京 211816）

1 引言

含外导流筒换热器结构，在强化传热、增加布管空间，减弱壳程流体对进口段管束的冲击和磨损，提高结构紧凑性和传热效率等方面具有独到优势。由于结构特殊，受载复杂，给工程计算带来了困难。文献[1]提出了导流筒的应力计算公式，其结果与实测值相符合，为外导流筒的设计提供了参考。文献[2]对换热器外导流筒的结构设计进行了分析和研究，结合工程实践给出了外导流筒各结构尺寸的相互制约关系。文献[3]对带折边管壳式换热器外导流筒强度进行理论分析和试验研究。文献[4]对导流筒处开孔进行了分析，得到开孔区的应力结果和分布规律，并与实验结果相吻合。文献[5]对外导流筒换热器进行温度场分析和结构分析，阐明外导流筒结构具有温差补偿作用，且可施加预应力。但上述文献均是对外导流筒本身结构进行设计分析，并未对含外导流筒换热器筒节结构进行外压失稳分析。

有限元法在工程技术领域广泛应用，能够得到满足工程精度的近似解代替对实际结构的分析，解决工程实际上需要解决但是理论分析方法无法解决的问题[6]。论文应用有限元软件ANSYS对含外导流筒换热器筒节段结构进行临界失稳压力分析，探讨筒节段结构参数长径比L1/Di、径厚比Di/t1、厚径比t2/Di和布管率ρt对筒节段临界失稳压力Pcr的变化规律，为此类设备外压失稳Pcr计算提供依据。

符号说明：