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山东化工

·206·SHANDONGCHEMICALINDUSTRY2024

非圆区域布管再生气冷凝器有限元应力分析

陆东旭

（弘元能源科技（包头）有限公司，内蒙古包头014200）

摘要：某冷再生气冷凝器换热管布管区域呈现非圆形，与ASMEVI-1换热器设计方法UHX采用的轴对称力学模型不相符合，需要采用

有限元方法进行进一步的校核。分析结果表明换热器管板和管束应力分布并不均匀，但仍能通过强度校核。

关键词：管板；矩形；有限元；ASME

中图分类号：TE965文献标志码：A文章编号：1008-021X(2024)12-0206-04

FiniteElementStressAnalysisofRegeneratedGasCondenser

withNon-CircularTubeLayoutArea

LuDongxu

(HongyuanEnergyandTechnology(Baotou)Co.,Ltd.,Baotou014200,China)

Abstract:Thetubelayoutareaofregenerationgascondenserisnoncircular,whichisinconsistentwiththeaxisymmetric

mechanicalmodelusedinheatexchangerdesignmethodUHXofASMEVIII-1.Checkisdoneusingfiniteelementmethod.The

analysisresultsindicatethatthestressdistributionsontubesheetandtubebundlearenotuniform,butitcanstillmeetstrength

requirements.

Keywords:tubesheet;noncircular;finiteelementmethod;ASME

ASMEVI-1非受火热交换器设计方法UHX给出的换热器2再生气冷凝器有限元模型

布管呈现圆形,与其采用的轴对称力学模型是一致的，但工程

中经常会出现管板布管区域不是圆形的情况，某再生气冷凝器2.1有限元建模

换热管布管区域近似矩形，不满足ASMEVI-1换热器设计方法参考ASMEVI-1换热器设计方法的力学模型，有限元模型中

的要求，所以有必要对该再生气冷凝器进行有限元应力分析和仅包括管板、换热器和壳程壳体，忽略支座和开孔接管等元件。

强度校核。

1再生气冷凝器结构计算参数少有限元模型单元节点数量。

再生气冷凝器为固定管板式换热器，换热管为材质SA-有限元应力分析11采用大型通用商业有限元软件ASNSY

179,规格0.D19.05mm×2.108mm，再生气冷凝器结构计算参数进行。冷凝器几何结构上呈现环向1/4对称和轴向1/2对称，

见表1，管板主视图如图1所示，布管区区域呈现矩形状，圆周

方向1/4对称,左右管板相同，换热器左右对称，管板材质为SA有限元模型单元节点数量；考虑腐蚀裕量和材料厚度负偏差，

-765Gr.ⅡI，厚度为170mm;壳程筒体材质为SA-516GR.70N，采用各元件的有效厚度建模；忽略换热管与管板的连接角焊缝

厚度为40mm。和换热管伸出管板管程侧壁面部分，认为管热管外壁与管孔避

免完全贴合，即100%计人换热管对管孔的补强。