第
37
卷第
3
期
2
∞
9
笙
6
月
福州大学学报(自然科学版)
Journal
of
Fuzhou
University(
Natural
Scienc
哩
Edition)
Vo
l.
37
No.3
Jun.
2
∞
9
文章编号:
1
∞
0-2243(2
∞
9)03
-0380-04
基于极限分析的铝板翅式换热器封头许用接管载荷计算方法研究
郭才东，王伟
(福州大学机械工程与自动化学院，福建福州
350108)
摘要:对承受内压和接管载荷的板翅式换热器封头结构，运用有限元分析软件
ANSYS
对其进行了极限分析，
计算出许用接管载荷后再对其作弹性有限元分析.采用应力分析设计方法，根据
ASME-
砸锅炉和压力容器
标准第八卷第二册中的设计准则对在最大允许接管载荷作用下的结构应力最大点进行评定，为计算板翅式换
热器封头接管载荷提供了可行性方法.
关键词:换热器;封头;许用接管载荷;有限元分析
中固分类号:
T
Q0
50.
2;
TH123
文献标识码
:A
Research
on
the
method
for
calculating
allowable
external
pipe
load
applied
to
brazed
aluminum
heat
exchanger
based
on
limit
an~lyse
GUO
Cai - dong , WANG Wei
(
College
of
Mechanical
Engineering
and
Automation
,
Fuzhou
University
,
Fuzhou
,
Fujian
350108
,
China)
Abstract:
For the brazed aluminum heat exchanger
wi
由
the
inner pressure and the extemal pipe load ,
the ultimate load on it is analyzed, using element analyzing fin
Ït
e software ANSYS.
Mter
the calcula-
tion of allowable pipe
load
，由
e
elasticity element is analyzed , then the stress analyse and design meth-
od is adopted
, the design crirteria in Dibision 2
，回
of
ASME boiler and pressure vessel code are used
to evaluate the maximum stress point when the header is under the maximum allowable design load.
Th
is feasible method is provided for calculating the allowable extemal pipe load applied to brazed alu-
minum heat exchanger.
Keywords:
heat exchanger; header; allowable pipe load; fin
Ït
e element analysis
1
号
l
言
板翅式换热器封头是换热器设备中最常用的结构，其安全性对换热器的正常使用至关重要
[1]
这种
结构在工程实践中可能承受某种基本载荷，如内压和由于管系反力以及管系热膨胀而在接管上作用的接
管载荷(包括轴向推力、剪力、弯矩及扭矩)等，或者承受以上基本载荷组合.由于在封头上开孔并安装了
接管，使结构的连续性遭到了破坏，在相贯区将产生明显的应力集中.此外，还有制造缺陷和检验困难等
因素的综合作用，使得该开孔接管结构的失效往往发生在相
贯区附近.此外，半圆柱封头与板束体的连接处也为结构不
连续区域，应力状态复杂，也有明显的应力集中，在内压和
接管载荷的作用下容易失效.因此，为了能够在容器使用前
对该结构进行合理布置和使用过程中限制接管极限载荷，提
出一种精确可靠的接管载荷计算方法是十分必要的.
图
1
表示了接管载荷分析时接管载荷简化后的
6
个分量
M
L
、
Mφ
、
MT
、凡、
F
L
、几-其中
:
M
L
....
M
，
中是接管弯曲力矩;
MT
是接管扭矩;凡是接管轴向力
F
L
和凡是接管剪切力.
对于理想弹塑性材料制成的构件或结构，当构件内应
Z
凡
X
Y
图
1
接管载荷示意图
Fig.
1
Sketch
map
of
the
pipe
loads
力达到屈服极限时，即使应力不再增加，塑性变形仍可继续增长，这种状态称为极限状态，这种状态所对
收稿日期
;2
∞
8-ω-16
作者简介:郭才东(1
982
-
)，男，硕士研究生.
基金项目:福建省青年科技人才基金资助项目(
2007
F3
051
)
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