该反应器换热管根数为6041，换热管规格为Φ38×2，换热管呈60°排列，间距为48 mm。设计参数、材料及热物理性能参数如下表所示：
1.挠性薄管板合成反应器结构示意图
基本设计参数
不同温度下材料热物理性能参数
采用挠性薄管板计算方法计算厚度分别为：根据GB/T150方法计算厚度为7.62mm；根据SH/T3158方法计算厚度为6.24mm；根据西德AD规范方法计算厚度为6.45mm；
根据GB/T151计算方法为6.14mm。但是考虑到该设备直径较大，管板与换热管焊接时会产生较大变形，会对制造厂制造工艺要求较高，而且换热管填充满了催化剂，
管板不仅要承受换热管重量，而且还要承受催化剂重量，会对管板变形产生较大影响，经过有限元软件反复计算，最终取该挠性薄管板厚度为24 mm。
【2.建立有限元模型】
一.模型的简化：
（1）考虑到整个模型尺寸较大，换热管数量较多，建立了1/12对称有限元模型；
（2）为了模拟催化剂重量对管板影响，以及上下管板、管束与壳体变形协调问题，建出整个换热管长度；
（3）假设管板与换热管为全焊透结构，二者紧密结合，不考虑接触问题。
二.单元的选择：
（1）进行热分析时，换热管采用Solid70单元进行网格划分，其余结构采用Solid90单元进行网格划分；
（2）进行结构应力分析时，热单元分别转化成Solid185与Solid186单元。
三.网格的划分：
（1）整个模型在各结构不连续处切割成若干个体并采用SWEEP扫掠网格划分方法划分全六面体网格；
（2）在重点应力关心区域采用SIZING进行边的等份划分，细化局部网格，以在保证计算精度的同时提高计算效率，整个模型网格大约有150万个节点。
四.载荷的施加：
（1）管程、壳程分别施加相应的设计压力；
（2）考虑催化剂床层压降与液柱静压力，上管箱上表面施加相应等效压力；
（3）考虑结构自重影响。
五.边界条件的施加：
（1）分别在0度与30度所有面上施加对称约束；
（2）在下管箱筒体下端面施加垂直方向位移约束。
【3.热结构耦合分析结果】
从图中看以看出，上、下管板的最大应力分别为174.1 MPa与122.4 MPa，均发生在管板布管区边缘区域，从边缘到布管区中心应力呈波动衰减趋势。
管束应力由两部分组成，一部分是管束支承管板压力引起的一次应力；另一部分是管束和壳体变形引起管板边缘弯矩和剪力所产生的二次应力，
其值从边缘到布管区中心呈波动衰减趋势。离开边缘一定距离，二次应力值基本上衰减为零，因此管板大部分布管区只有局部弯曲，
没有管板边缘弯矩和剪力引起的整体弯曲，即大多数管束只存在一次应力。而上、下管板垂直方向最大位移分别为16.1 mm与5.1 mm，
管板中心与边缘位移相差较小，均不超过8 mm。
【4.结构应力强度评定】
为了更加直观查看合成反应器各个区域应力分布情况，分别在结构上定义了12条路径：
从表中的数据可知，管板在布管区应力值较小，边缘区域应力值较大；上、下管板过渡段以及上管箱过渡段应力值较大，主要由弯曲应力造成的。其余工况下结构的应力均通过强度评定，
由于篇幅所限，在此不逐一列出。
【5.换热管稳定性与拉脱力评定】
根据GB/T151-2014对换热管稳定性与拉脱力进行评定。根据有限元计算结果，可以提取每种工况下换热管轴向最大的拉力与压力。通过GB/T151-2014第7.3节，换热管许用轴向压缩应力为：
在对换热管与管板连接焊缝拉脱力进行计算时，取换热管最大拉力与最大压力绝对值的较大值，许用拉脱应力按照标准GB/T151-2014表7-12取值，
为管板与换热管在设计温度下许用应力较小值的一半，其值为56.75 MPa。
表5列出了工况1~6换热管稳定性与拉脱力评定结果。计算结果表明换热管轴向压应力均满足稳定性条件，换热管与管板之间的焊缝满足许用拉脱应力强度要求。
简体中文
繁體中文
English
日本語
Deutsch
한국 사람
بالعربية
TÜRKÇE
português
คนไทย
Français
Español
العربية
Persian
已绑手机 
提升你的主题卡
24小时置顶卡
变色卡
千斤顶
