首页/文章/ 详情

加氢反应器裙座支撑区应力分析

5年前浏览4429

1 问题描述

某加氢精制反应器,设计压力P=8.83MPa,设计温度T=347℃。材料弹性模型E=2e5MPa,泊松比μ=0.3。

设计温度下材料应力强度:裙座锻造结构为Sm=115.5MPa;筒体及封头主体(板材)Sm1=153.7MPa。设备总重m=270000kg。

h型锻件尺寸为:筒体内半径R1=1406.5mm,壁厚t1=87mm;球形封头内半径R2=1416.5mm,壁厚t2=52mm;裙座壁厚t3=22mm;过渡圆角半径r=20mm;锻造高度H=568mm。

由于加氢反应器在高温下工作,设备外部需要设置保温层。为此分析区域将涉及到如下传热问题:内部介质与器壁之间的对流传热、保温层与外部空气的对流传热、器壁金属及保温层的热传导。材料热特性参数如表1所示,其中空气环境温度为20℃、内部物流环境温度为347℃,保温层厚度为180mm。

image.png
image.png
image.png

2 机械应力分析

采用2D轴对称模型,其中与h型锻件连接的筒体及裙座的长度足够长,远大于2.5倍的边缘应力衰减长度。由于主要讨论h型锻件连接区的应力分布规律,忽略了下封头的开孔接管。筒体端部受到内压引起的轴向平衡面力(-69.23MPa)以及设备自重产生的应力(3.334MPa)两者的叠加,大小为P=-65.896MPa。

image.png

image.png
image.png

image.png

应力评定结果如下:

image.png

image.png

image.png

3 热应力分析

同样采用2D轴对称模型,共有三种传热边界:边界1为保温层与空气、以及裙座与空气的对流边界;边界2为加氢反应器内部介质与容器器壁的对流边界;边界3为绝热边界。

image.png

image.png

image.png

image.png
将热分析结果导入静力学分析模块进行热应力计算,结果如下。可见最大热应力发生在温度梯度较大的h型锻件裙座连接侧过渡圆弧处。

image.png

image.png
4 综合应力分析

同时包含机械载荷与热载荷的计算结果如下。最大应力发生在h型锻件裙座连接侧过渡圆弧处。

image.png

image.png

按照机械应力分析的评定路径再作应力线性化处理,结果如下:

image.png

image.png

image.png

根据JB4732对结构进行应力评定,满足强度要求。

Workbench断裂Mechanical化机核能
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2019-05-05
最近编辑:5年前
钟伟良
硕士 | 工程师 莫失勿忘,逐梦远航。
获赞 215粉丝 1927文章 36课程 2
点赞
收藏
未登录
1条评论
小波纹管
签名征集中
5年前
你好 请问那个路径显示的图是怎么弄出来的呢 谢谢
回复 1条回复

课程
培训
服务
行家

VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈