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ASME Section Ⅲ Stress Analysis of a Heat Exchanger Tubesheet with a Misdrilled Hole and Irregular or Thin Ligaments
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作者 Enrique Gomez Roberto Ruiz Robert M. (Con) Wilson 《Journal of Mechanics Engineering and Automation》 2014年第8期688-698,共11页
A stress analysis is described for a nuclear steam generator tubesheet with a thin, or irregular ligament, associated with a mis-drilled hole using the rules of ASME (American Society of Mechanical Engineers) B & P... A stress analysis is described for a nuclear steam generator tubesheet with a thin, or irregular ligament, associated with a mis-drilled hole using the rules of ASME (American Society of Mechanical Engineers) B & PV Section Ⅲ and non-mandatory Appendix A, Article A-8000 for stresses in perforated flat plates. The analysis demonstrates the proper application of the NB-3200 rules for this special application, with discussion of the differences between an actual tube hole deviation and what is assumed in ASME Appendix A. This is a companion paper to "Technical Justification Supporting Operation with a Tube Installed in a Mis-Drilled Hole of a Steam Generator Tubesheet". 展开更多
关键词 Heat exchanger tubesheet misdrilled hole irregular ligament thin ligament A-8000.
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我国国家标准中NEN型固定式热交换器管板常规设计方法与分析设计法的比较 被引量:1
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作者 薛明德 李世玉 +2 位作者 吴坚 杨旭 陈昊 《压力容器》 北大核心 2025年第5期56-65,共10页
针对NEN型固定式热交换器管板的设计方法,对比了GB/T 151—2014中的常规设计方法和GB/T 4732.3—2024中的分析设计方法,指出2种方法具有相同的理论基础;然而,GB/T 151—2014的计算方法是在分析设计的基础上建立了简化力学模型,忽略了管... 针对NEN型固定式热交换器管板的设计方法,对比了GB/T 151—2014中的常规设计方法和GB/T 4732.3—2024中的分析设计方法,指出2种方法具有相同的理论基础;然而,GB/T 151—2014的计算方法是在分析设计的基础上建立了简化力学模型,忽略了管板及其边缘结构的面内拉伸变形。采用2种设计方法对3个不同直径的NEN型热交换器算例进行计算,对比其管板应力,并用三维实体有限元进行了详细的力学分析。根据以上分析得出:2个国家标准中对于管板布管区的基本假定和所建议的削弱系数是合理的;针对适用于GB/T 151—2014应用范围、直径较小的NEN型热交换器,其所提供的常规设计方法可靠;对于大直径的NEN型热交换器,应采用GB/T 4732.3—2024的分析设计方法进行管板计算。研究结果为NEN型热交换器设计提供参考。 展开更多
关键词 NEN型固定式热交换器 管式热交换器标准 设计方法 管板
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管板设计统一理论——非中面对称因素的系统分析
3
作者 朱红松 郑逸翔 +1 位作者 缪春生 寿比南 《压力容器》 北大核心 2025年第7期38-52,共15页
为分析各类非中面对称因素对管板设计的影响,采用管板设计统一理论,从系统上梳理了30个非中面对称因素,并与现有理论做对比分析,同时澄清了因现有理论缺陷导致的诸多含糊不清的观点。计算对比分析表明,统一理论对“非中面对称”换热器(... 为分析各类非中面对称因素对管板设计的影响,采用管板设计统一理论,从系统上梳理了30个非中面对称因素,并与现有理论做对比分析,同时澄清了因现有理论缺陷导致的诸多含糊不清的观点。计算对比分析表明,统一理论对“非中面对称”换热器(含重力、压降载荷)的预测结果与有限元分析结果符合良好。相较现有理论,统一理论极大扩展了其适用范围,为承受复杂载荷的固定管板式、浮头式、U型管式换热器的设计提供了坚实的理论基础。 展开更多
关键词 统一理论 管板 非中面对称 中面对称 两管板不等厚 重力 压降
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面向换热管检测的抓握式管板攀爬机器人设计与实现
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作者 全鹏 伍剑波 +5 位作者 颜荣 沈川 罗阳 魏巍 杨文辉 李沛远 《机器人》 北大核心 2025年第1期109-122,共14页
针对换热管多规格自动检测的需求,提出了一种全新的抓握式管板攀爬机器人GTCBot。首先,基于多规格大面积管板的地图特征和三趾啄木鸟的攀爬运动机理,设计出一种适应不同规格管板的自锁爬行脚机器人,并建立静力学模型开展受力分析,完成... 针对换热管多规格自动检测的需求,提出了一种全新的抓握式管板攀爬机器人GTCBot。首先,基于多规格大面积管板的地图特征和三趾啄木鸟的攀爬运动机理,设计出一种适应不同规格管板的自锁爬行脚机器人,并建立静力学模型开展受力分析,完成机器人运行中的载荷评估。为了提高换热管扫查效率,提出了笛卡儿坐标系和柱坐标系的混合定位扫查方法,构建运动学模型对机器人的工作空间开展分析及验证。为了保障控制系统稳定运行,采用FreeRTOS嵌入式实时操作系统对机器人运行中的各个任务进行调度协调。在此基础上,研制出抓握式管板攀爬机器人的物理原型样机,分别开展了室内实验和现场应用测试,测试结果证明机器人具有抓握自锁性、高机动性、高适应性。 展开更多
关键词 换热管 无损检测 管板爬行机器人 自锁爬行脚
原文传递
浮头式换热器f型管板的模型简化与应力分析
5
作者 刘源 赵厦 +2 位作者 孟岳 赵予 贾云琦 《化工设备与管道》 北大核心 2025年第5期44-49,共6页
文章主要利用当量实心板理论,针对GB/T 151—2014和JB/T 4732—1995中未给出的浮头式换热器f型管板及周边结构的力学模型进行合理简化,并提出管板及周边结构的等效载荷计算公式,同时建立有限元模型进行应力分析与强度评定。文章主要解... 文章主要利用当量实心板理论,针对GB/T 151—2014和JB/T 4732—1995中未给出的浮头式换热器f型管板及周边结构的力学模型进行合理简化,并提出管板及周边结构的等效载荷计算公式,同时建立有限元模型进行应力分析与强度评定。文章主要解决了浮头式换热器f型管板在标准中不能计算的问题,通过施加转化后的等效载荷可减少有限元模拟分析的工作量,提高效率,对工程实际应用具有一定的指导作用。 展开更多
关键词 浮头式换热器 管板 有限元分析 应力分析
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膨胀节对N型固定管板换热器设计的影响
6
作者 张才华 刘颂 +2 位作者 张喆光 耿丽娟 陈昊 《压力容器》 北大核心 2025年第7期62-69,共8页
针对膨胀节对N型固定管板换热器设计中管板、换热管及壳程筒体应力分布影响与危险工况判断不清的问题,基于GB/T 4732—2024中的结构分析方法,对比分析了设置膨胀节前后换热管束和壳程筒体轴向位移的变化规律,明确了其最大应力工况。结... 针对膨胀节对N型固定管板换热器设计中管板、换热管及壳程筒体应力分布影响与危险工况判断不清的问题,基于GB/T 4732—2024中的结构分析方法,对比分析了设置膨胀节前后换热管束和壳程筒体轴向位移的变化规律,明确了其最大应力工况。结果表明,膨胀节的危险工况一般为“ps正压+pt正压+正热膨胀差”;在设计校核时,膨胀节位移应基于包含压力引起的轴向力在内的总轴向力进行计算,而非仅考虑膨胀节直边段受力。研究为设置膨胀节的固定管板换热器的合理设计与安全校核提供了理论依据与工程参考。 展开更多
关键词 固定管板换热器 管板 膨胀节 强度计算
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换热器筒体轴向总应力校核方法的一点改进
7
作者 孙志刚 杨湖 《化工设备与管道》 北大核心 2025年第4期19-24,共6页
筒体与管板连接处存在局部高应力,但GB/T 151—2014和JB 4732—1995(2005年确认)中的管板设计方法均不要求校核此处筒体轴向总应力。一个重要原因是解析方法无法考虑管板与筒体连接处的过渡圆弧,导致轴向弯曲应力解析解较有限元解过于... 筒体与管板连接处存在局部高应力,但GB/T 151—2014和JB 4732—1995(2005年确认)中的管板设计方法均不要求校核此处筒体轴向总应力。一个重要原因是解析方法无法考虑管板与筒体连接处的过渡圆弧,导致轴向弯曲应力解析解较有限元解过于保守。圆弧过渡结构的最危险位置通常接近圆弧边缘处,而非筒体端部,文章提出考虑边缘载荷衰减,以降低解析解保守性,并进行了算例研究与验证,相关结论可以为此类结构设计提供一定参考。 展开更多
关键词 管板 轴向弯曲应力 解析解 有限元分析
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余热锅炉厚壁炉管与薄管板自动GMAW焊接研究
8
作者 高申华 杨平平 朱宁 《压力容器》 北大核心 2025年第7期81-86,共6页
针对薄管板型余热锅炉管子/管板全焊透结构手工焊接存在的效率低、质量稳定性差难题,提出采用手工钨极氩弧焊(GTAW)封底与自动熔化极气体保护电弧焊(GMAW)填充、盖面的组合工艺方案。结果表明,该方案成功实现了高质量全焊透焊接,焊接效... 针对薄管板型余热锅炉管子/管板全焊透结构手工焊接存在的效率低、质量稳定性差难题,提出采用手工钨极氩弧焊(GTAW)封底与自动熔化极气体保护电弧焊(GMAW)填充、盖面的组合工艺方案。结果表明,该方案成功实现了高质量全焊透焊接,焊接效率达手工焊的3~6倍,并完成了产品制造与多年稳定运行。研究为自动GMAW技术在压力容器管子/管板焊接中的成熟应用提供了实践依据与参考。 展开更多
关键词 管子/管板 全焊透 自动熔化极气体保护电弧焊 厚壁
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蒸汽发生器传热管涡流阵列检测技术开发与应用
9
作者 孔玉莹 马强 +3 位作者 王春蕾 陈建 丁伯愿 林戈 《核安全》 2025年第3期55-60,共6页
本文介绍了一款国内自主研发的蒸汽发生器传热管涡流阵列检测系统。设计制作了模拟传热管胀管过渡区体积性缺陷和凹陷的测试样管,通过试验验证了该涡流阵列系统的检测能力,并在核电厂蒸汽发生器传热管在役检查中进行了测试应用。结果表... 本文介绍了一款国内自主研发的蒸汽发生器传热管涡流阵列检测系统。设计制作了模拟传热管胀管过渡区体积性缺陷和凹陷的测试样管,通过试验验证了该涡流阵列系统的检测能力,并在核电厂蒸汽发生器传热管在役检查中进行了测试应用。结果表明:针对传热管不同部位的体积性缺陷,使用该涡流阵列检测系统均可有效识别并定性,开发的涡流阵列凹陷轮廓测量功能可有效实施定量检测。 展开更多
关键词 传热管 阵列探头 胀管过渡区 点蚀 凹陷
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氨汽提塔(E101)管板腐蚀空洞泄漏原因分析及对策
10
作者 王波 刘东亮 《石油化工建设》 2025年第8期67-69,共3页
本研究介绍了宁夏和宁化学有限公司尿素装置氨汽提塔(E101)上管箱管板换热管角焊缝泄漏,导致设备管板内部腐蚀并产生空洞。本次缺陷修复采用钢棒填充并加耐蚀板表层替代了逐层堆焊,有利于减小焊接应力和缩短修复时间,解决了现场存在的... 本研究介绍了宁夏和宁化学有限公司尿素装置氨汽提塔(E101)上管箱管板换热管角焊缝泄漏,导致设备管板内部腐蚀并产生空洞。本次缺陷修复采用钢棒填充并加耐蚀板表层替代了逐层堆焊,有利于减小焊接应力和缩短修复时间,解决了现场存在的技术难题,并对缺陷产生的深层次原因进行了技术分析。由于检修方案选择科学合理、操作性强,缺陷修复后检测合格,确保了设备本质安全,目前设备运行正常。 展开更多
关键词 氨汽提塔 管板 腐蚀空洞 T形圆钢填充 修复
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一种废热锅炉的设计要点
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作者 吴雅玉 金宇 +2 位作者 李勇 韩锦伟 王家玮 《石化技术》 2025年第9期21-22,34,共3页
针对石化行业高能耗问题,废热锅炉作为关键节能设备,其设计效能直接影响系统能源利用率。传统设计存在热交换效率低、结构易失效等瓶颈,难以满足碳中和目标下工艺优化需求。基于热力学仿真与材料特性分析,探索管束布局优化与烟气流动调... 针对石化行业高能耗问题,废热锅炉作为关键节能设备,其设计效能直接影响系统能源利用率。传统设计存在热交换效率低、结构易失效等瓶颈,难以满足碳中和目标下工艺优化需求。基于热力学仿真与材料特性分析,探索管束布局优化与烟气流动调控技术,以提升废热回收效率及设备运行可靠性。介绍了一种废热锅炉的整体结构,并根据该设备的使用工况及结构特点,从管箱耐火衬里、挠性薄管板、入口换热管热防护以及换热管与管板连接型式等设计要点进行了阐述,为类似项目的废热锅炉设计提供借鉴。 展开更多
关键词 废热锅炉 挠性薄管板 热防护 连接型式
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列管式换热器薄壁管板孔加工方法的探索研究
12
作者 蒋志海 崔琳雨 +1 位作者 杨军 钟正彬 《东方电气评论》 2025年第1期55-58,共4页
随着全球碳达峰、碳中和进程的推进,国家生态环境治理力度不断加大,工业废液、废气排放标准要求越来越高。焚烧是处理石化行业废液、废气的有效方式之一,气气换热器是顺酐焚烧炉中锅炉烟气与顺酐废气之间进行热交换的重要元件,具有压力... 随着全球碳达峰、碳中和进程的推进,国家生态环境治理力度不断加大,工业废液、废气排放标准要求越来越高。焚烧是处理石化行业废液、废气的有效方式之一,气气换热器是顺酐焚烧炉中锅炉烟气与顺酐废气之间进行热交换的重要元件,具有压力低、体积大、壁厚薄、密封性高的特点。薄壁管板上管孔加工质量是影响换热器管板与钢管之间封口焊质量的重要因素之一,是亟待解决的技术难题。本文通过工艺试验,探索研究列管式换热器薄壁管板管孔加工的最优方案,保证气气换热器封口焊质量。 展开更多
关键词 薄壁管板 管孔加工 工艺试验
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换热器管子与管板焊接接头残余应力数值模拟 被引量:26
13
作者 蒋文春 巩建鸣 +1 位作者 陈虎 涂善东 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期1-4,共4页
利用有限元软件ABAQUS,对换热器管子与管板焊接残余应力进行数值模拟,获得了焊接接头残余应力的分布规律,比较了伸出角接头和内角接头的优劣。计算结果表明,内角接头残余应力比伸出角接头小。最大径向应力出现在管板表面的热影响区,对... 利用有限元软件ABAQUS,对换热器管子与管板焊接残余应力进行数值模拟,获得了焊接接头残余应力的分布规律,比较了伸出角接头和内角接头的优劣。计算结果表明,内角接头残余应力比伸出角接头小。最大径向应力出现在管板表面的热影响区,对管板表面裂纹有主要影响。最大环向应力出现在焊缝根部,对管子与管板连接失效影响较大。相邻两换热管之间,由于后面换热管的焊接加热作用,使前面管子焊缝局部应力值下降,有利于降低应力腐蚀开裂的敏感性。研究结果为优化换热器管子与管板的焊接工艺、控制残余应力提供了理论依据。 展开更多
关键词 换热器 管子与管板 焊接残余应力 有限元ABAQUS
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GB 151中浮头式换热器管板设计方法的理论依据及其应用 被引量:15
14
作者 薛明德 李世玉 +3 位作者 朱国栋 吴坚 徐锋 黄克智 《化工设备与管道》 CAS 2015年第3期1-6,共6页
阐述了国家标准GB 151中浮头式换热器设计方法的理论依据。在此基础上,进一步给出了如何应用GB 151中浮头式换热器对应于最小管板设计厚度的公式与曲线,计算实际管板厚度下的管板应力和换热管应力的方法。通过一个实际算例,说明当管板... 阐述了国家标准GB 151中浮头式换热器设计方法的理论依据。在此基础上,进一步给出了如何应用GB 151中浮头式换热器对应于最小管板设计厚度的公式与曲线,计算实际管板厚度下的管板应力和换热管应力的方法。通过一个实际算例,说明当管板的实际厚度与其最小设计厚度相差较多时,换热管中的应力可以大大降低。 展开更多
关键词 浮头式换热器 管板 设计规范 应力分析
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薄管板结构废热锅炉有限元分析 被引量:12
15
作者 修维红 李永泰 +2 位作者 李云福 陈永东 陶昌勤 《化工设备与管道》 CAS 2011年第4期1-5,共5页
化工生产实践证明薄管板与普通管板在强度方面具有同样的可靠性,甚至更加先进合理,但由于目前国内外有关薄管板计算理论尚不成熟,使其在使用上受到一定限制。介绍了采用先进的ANSYS有限元方法对一台薄管板废热锅炉应力分析的全过程,以... 化工生产实践证明薄管板与普通管板在强度方面具有同样的可靠性,甚至更加先进合理,但由于目前国内外有关薄管板计算理论尚不成熟,使其在使用上受到一定限制。介绍了采用先进的ANSYS有限元方法对一台薄管板废热锅炉应力分析的全过程,以期探讨薄管板结构设计方法,为类似产品设计推广提供依据。 展开更多
关键词 废热锅炉 有限元 薄管板 温度场
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大型固定管板式换热器管板稳态温度场及热应力场分析 被引量:25
16
作者 杨宏悦 蔡纪宁 +1 位作者 张秋翔 李双喜 《化工设备与管道》 CAS 2006年第1期11-15,共5页
采用有限元分析软件ANSYS,对某大型固定管板式换热器管板的稳态温度场和热应力场进行了三维有限元分析。采用APDL语言建立了包括管箱、筒体和2433根换热管在内的四分之一管板的参数化模型。分析了对流边界条件下管板的温度场和相应的热... 采用有限元分析软件ANSYS,对某大型固定管板式换热器管板的稳态温度场和热应力场进行了三维有限元分析。采用APDL语言建立了包括管箱、筒体和2433根换热管在内的四分之一管板的参数化模型。分析了对流边界条件下管板的温度场和相应的热应力场,提出并论证了温度场和热应力场迭代计算的必要性,得到了该边界条件下管板温度场和热应力场的分布规律。 展开更多
关键词 有限元分析 大管板 温度场分析 热应力场分析
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GB151固定式换热器管板应力计算与校核方法的改进 被引量:13
17
作者 薛明德 黄克智 +2 位作者 李世玉 朱国栋 徐锋 《压力容器》 北大核心 2011年第8期44-48,共5页
介绍了修订现行国家标准GB 151—1999《管壳式换热器》时,对固定式换热器管板设计中的应力计算与校核方法的改进意见。管板应力计算方法的改进提高了计算精度并更便于使用。针对带膨胀节换热器固定管板的设计增加了两种校核工况。
关键词 管壳式换热器 固定管板 设计规范 应力分析
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基于均匀化理论的管板有效弹性常数的研究 被引量:8
18
作者 谢桂兰 张平 +1 位作者 龚曙光 陈艳萍 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期129-133,共5页
根据多尺度均匀化理论建立了管板有效弹性常数研究的有限元计算模型 ,在弹性平面状态下 ,计算结果与ASME规范中采用的有效弹性常数进行了比较 ,其相对误差在 0 .2 % ,然后对管板中胀接管子的加强作用进行了研究 ,得到了管板有效弹性常... 根据多尺度均匀化理论建立了管板有效弹性常数研究的有限元计算模型 ,在弹性平面状态下 ,计算结果与ASME规范中采用的有效弹性常数进行了比较 ,其相对误差在 0 .2 % ,然后对管板中胀接管子的加强作用进行了研究 ,得到了管板有效弹性常数与胀接管子在孔间带效率为 0 .4时的变化曲线。计算结果表明 。 展开更多
关键词 管板设计 有效弹性常数 均匀法理论 有限元
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关于管板结构的数值分析设计 被引量:9
19
作者 于洪杰 钱才富 于晓东 《北京化工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期125-129,共5页
针对管子与管板以胀接和焊接形式连接的管板结构,采用有限元方法计算了在壳程压力作用下的挠度和应力,并拟合为管板半径、厚度和压力的函数。结果表明:由于管子的支撑作用,管板的挠度和应力对管板的半径和厚度的变化并不十分敏感;有限... 针对管子与管板以胀接和焊接形式连接的管板结构,采用有限元方法计算了在壳程压力作用下的挠度和应力,并拟合为管板半径、厚度和压力的函数。结果表明:由于管子的支撑作用,管板的挠度和应力对管板的半径和厚度的变化并不十分敏感;有限元分析得到的管板应力不足按常规设计标准计算所得管板应力的一半,这表明,虽然在换热器设计标准中管板的设计计算考虑了管子的一定支撑作用,但实际的支撑效果更大,若采用基于有限元法的分析设计法,仍然可以降低换热器的管板厚度;与焊接结构相比,胀接结构更有利于提升开孔管板的强度与刚度。 展开更多
关键词 管板设计 有限元分析 应力 挠度
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基于有限元分析方法对换热器结构的改进设计 被引量:10
20
作者 刘天丰 林兴华 童水光 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期706-709,共4页
采用三维有限元分析方法对BEM型管壳式换热器进行强度分析 ,发现原设计不符合要求。根据正常操作工况下温度载荷高 ,液压试验工况下压力载荷高的特点 ,先提出采用减少管板厚度的方案 ,随后 ,在此基础上提出法兰与壳体连接处加筋板的设... 采用三维有限元分析方法对BEM型管壳式换热器进行强度分析 ,发现原设计不符合要求。根据正常操作工况下温度载荷高 ,液压试验工况下压力载荷高的特点 ,先提出采用减少管板厚度的方案 ,随后 ,在此基础上提出法兰与壳体连接处加筋板的设计方案。该方案通过三种工况的强度校核 ,从而可对该换热器进行合理的改进。 展开更多
关键词 换热器 有限元 管板 强度 温度载荷 设计
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