材料对换热管开槽胀接性能影响分析开题报告

 2021-08-08 02:08

全文总字数:4162字

1. 研究目的与意义

管壳式换热器是石油化学工业中最常见的设备,其操作的安全可靠性是整套工艺装置得以正常运行的必要条件。在实际运行中,管子与管板连接处是换热器中薄弱的环节,容易发生破坏导致管壳式换热器失效。液压胀接技术是管壳式换热器管子与管板连接技术发展方向之一,而液压胀接接头的密封性能是反映液压胀接技术好坏的一个重要指标。在工程实际中,换热管的管子和管板会采取不同的材料,不同的材料组合势必影响到液压胀接接头的可靠性。

本研究将以胀接接头中的重要参数紧密性为指标,分析不同管板材料与管子材料组合对液压胀接接头密封性能的影响,进而寻找在不同的材料组合情况下最佳的强度胀接槽型。

2. 国内外研究现状分析

液压胀接技术已经有了30多年的发展历史,其中美国、德国和日本等投入了大量的理论研究和计算说明,取得了重大进步并且成功应用于实践中。虽然国内对液压胀接技术的应用和研究要晚于国外,但自从90年代末开始,液压胀接在我国就得到了传播和应用,国内诸多学者也开始对液压胀接过程的理论和计算进行大量说明和研究。

液压胀接是利用液体压力作用于换热管的内表面,使之产生较大的塑性变形直到与管板孔接触,依靠卸除压力后的残余应力使管子与管板达到紧密连接。现代胀接理论是由Goodier,Schoessow[1]奠定的,依据其分析框架,用中心带一个圆孔的无限大圆平板模型代替实际的多孔管板,完成了换热管与无限大平板机械胀接后的残余应力的研究。但是该模型夸大了实际管板的刚度,误差比较大。

国内外学者和工程技术人员还开展过一些换热器管子与管板连接性能的研究。1976年,Scott[2]等人对液压胀接接头进行了试验和理论研究,证明了残余应力的存在。残余应力是管子和管板连接后,接头处存在的比较大的应力,对胀接接头的性能研究十分重要。1992年,Chaaban[3]建立了等效套筒的单管分析模型来代替实际模型,通过试验得出研究结论:影响管板当量直径的最重要的参数是管心距,而影响残余接触应力的最主要因素是胀接压力和换热管材料的弹性模量,其次是管板和换热管的屈服强度之比。同年,田君丽[4]通过实验分析了不同管板、管子材料的组合对液胀接接头密封性能的影响,还分析了不同胀接压力对液压胀接接头抗拉性能的影响。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

建立液压胀接接头的参数化三维有限元分析模型,并以此为基础,着重分析不同管板材料与管子材料组合对胀接接头密封性能的影响,进而寻找在不同材料组合情况下最佳的强度胀接槽型。

时间安排:

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4. 研究创新点

以往的研究中,少见不同的换热管、管板配对材料条件下槽型尺寸的文献。

本研究具有一定的创新性。

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