[發明專利]換熱管的大口徑管簡化模型有限元計算方法

有效

• 申請號: 201110458853.6
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102592012B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 張彥軍;劉慶江;唐卉;張明寶;葉濤;周大坤;傅吉坤;方小里;王非
• 申請（專利權）人: 哈爾濱鍋爐廠有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所23118
• 代理人: 陳曉光

1.一種換熱器管板，其組成包括：管板主體，其特征是：所述的管板主體上的換熱管的大口徑管，采用簡化模型有限元計算方法計算獲得結構尺寸，首先選取鍋爐換熱管為2級等效模型進行計算，得到鍋爐換熱管的等效換熱管根數為9；等效鍋爐換熱管的每根換熱管橫截面積Am=A/9=126375?mm2；選取等效鍋爐換熱管的換熱管內徑為200mm可求得等效鍋爐換熱管的換熱管外徑為448mm；利用模型的對稱性建立1/4整體模型，對模型進行網格劃分，等效后鍋爐換熱管為9根換熱管的外表面積之比為47；等效后鍋爐換熱管為9根換熱管的內表面積之比為96；等效后鍋爐換熱管外表面對流換熱系數47；等效后鍋爐換熱管內表面對流換熱系數96；模型熱載荷邊界條件的添加，計算得等效后鍋爐換熱管所受拉力為10317KN，每根鍋爐換熱管等效根數為4310/9=478.9，取二級等效模型的壓力修正系數0.7的修正后軸向應力為81.62*0.7=57.134，實際鍋爐換熱管的軸向應力為57.93MPa。

2.一種權利要求1所述的換熱器管板強度計算過程中換熱管采用大口徑管簡化模型有限元計算方法，其特征是：所述的計算方法分為六步，第一步建立簡化的有限元計算模型，換熱管通過多級數的等效；第二步根據有限元計算模型確定a級模型換熱管的根數；第三步根據a級模型換熱管的根數確定a級布置換熱管的根數，第四步確定等效后換熱管的截面積之和等于等效前換熱管的截面積之和；第五步將各級換熱管之間交錯布置；第六步使不同級數的等效對應不同的修正系數0.20～1.09。

3.根據權利要求2所述的權利要求1所述的換熱器管板強度計算過程中換熱管采用大口徑管簡化模型有限元計算方法，其特征是：所述的a級模型換熱管的根數包括1-n級模型換熱管的根數,所述的1級模型換熱管的根數為1，所述的2級模型換熱管的根數為9，所述的3級模型換熱管的根數為25，所述的n級模型換熱管的根數為(2n-1)²。

4.根據權利要求2或3所述的權利要求1所述的換熱器管板強度計算過程中換熱管采用大口徑管簡化模型有限元計算方法法，其特征是：所述的a級布置換熱管的根數包括1-n級布置換熱管的根數,所述的第1級布置換熱管的根數為1，所述的第2級布置換熱管的根數為8，所述的第3級布置換熱管的根數為16，所述的第n級布置換熱管的根數為8(n-1)?(n>1)。

5.根據權利要求2或3所述的換熱器管板的換熱管的大口徑管簡化模型有限元計算方法，其特征是：所述的多級等效或類似的等效方式，根據工況采用不同的等效級數。

6.根據權利要求2或3所述的權利要求1所述的換熱器管板強度計算過程中換熱管采用大口徑管簡化模型有限元計算方法，其特征是：所述的限元計算模型包括1-8級，所述的1級模型的修正系數為0.20～5.00；所述的2級模型的修正系數為0.25～4.03；所述的3級模型的修正系數為0.31～3.24；所述的4級模型的修正系數為0.38～2.61；所述的5級模型的修正系數為0.48～2.11；所述的6級模型的修正系數為0.59～1.69；所述的7級模型的修正系數為0.73～1.37；所述的8級模型的修正系數為0.91～1.09；所述的修正系數是對有限元分析結果采用修正系數進行修正。