基于ANSYS优化技术的换热器法兰的结构设计.pdfVIP

学兔兔 基于ANSYS优化技术的 换热器法兰的结构设计 徐钊，钱作勤，张平 赵自奇’ (1．武汉理工大学能源与动力工程学院 武汉 430063) (2。湖北登峰换热器有限公司 湖北 大冶 4351 00) 【摘 要】介绍了一种基于ANSYS优化技术进行换热器法兰设计的方 法及工作过程，根据需求定义好了优化变量，通过ANSYS的不断迭 代得到相应的设计方案，再通过GB1 51等进行判断，结合厂方的要求 得出最佳方案，优化结果表明，优化是成功的。 【关键词】ANSYS优化 法兰 迭代 传热是化工及相关过程工业 1 ANSYS有限元分析 分析部分。 生产中重要的单元操作。换热器 形式多种多样，在石油、化工装置 ANSYS软件在工程上的应用 1．1几何尺寸与载荷 中建设投资占比高达20％一50％。管 十分广泛，在机械、电机、土木、 某非标换热器法兰部分，其 壳式换热器单位体积的传热面积 电子及航空等不同领域的使用都 结构尺寸如表1所示。 按照上表对换热器进行参数 大，传热效果较好，结构简单，制 能达到某种程度的可信度，颇获 造取材范围较广，操作弹性大，应 各界好评 3。在压力容器行业， 化建模以进行结构优化，考虑壳 用最为广泛…。本文所选择设计分 ANSYS占据了国内95％以上的市场 程压力单独作用的情况，壳程及 析的是某非标管壳式换热器的法 份额，成为压力容器分析设计的 法兰内表面施加壳程压力3．40Mpa， 换热器法兰的对称面上施加对称 = O 事实上的标准。尤其是在1995年， 非标法兰部位的应力情况较 全国锅炉压力容器标准化技术委 位移约束，壳体的一端施加轴向 为复杂，传统方法一般使用凑试 员会发布了JB4732《钢制压力容器 约束，另一端与法兰通过焊缝相 法【2]或经验法，随着有限元分析的 分析标准》后，有限元的应用更是 连，在预紧面上施加螺栓预紧力 出现，优化设计技术开始应用在 上了一个台阶。该软件成为第一 和在密封面上施加垫片比压力可 化工的各个领域。本文使用ANSYS 个通过中国压力容器标准化技术 根据GB151中给出的计算公式算 自带的优化设计模块对非标法兰 委员会认证并在国务院十七个部 得，因为本文进行了参数化建模， 进行优化，提出了法兰结构设计 委推广使用的分析软件f51。本文的 因此本文将国标中的计算公式作 优化的方法。 分析计算主要使用了其中的结构 为变量添加到ANSYS中，预紧力和 比压力由ANSYS自行计算求出。设 备结构如图1所示。 图1中，KKR为法兰倒圆角处 徐钊 (1 984一) 硕士研究生，主要研究方向是动力装置结构及热 半径，KKL为法兰方孔长，KKW为 分析。