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波面传热板板面应力的有限元模拟与测试

王冰  
【摘要】: 作为一种具有较高传热效率的鼓泡型换热设备,波面传热板在工业领域,尤其是粉粒体换热领域,有着较为广泛的应用。现阶段对波面传热板板内流体流动以及板间换热效率的研究比较多,而对其成型过程、成型后板面鼓胀情况以及成型和工作载荷下板面的应力分布状态的研究比较少。更多局部约束条件(点焊接头)的存在,使得波面传热板在成型及工作过程中的板面应力分布变得更为复杂,尤其是点焊接头附近的应力分布,直接影响着波面传热板的板面强度。不能承受较高的载荷,是限制波面传热板推广和应用的主要障碍。 本文基于ANSYS软件建立了波面传热板的有限元模型,并提出了新的成型载荷条件。在此成型条件下,通过数值模拟计算得到了与实物相符的板面变型情况,并分析了板面的具体鼓胀高度值,为进一步建立波面传热板成型后的二维或三维模型提供了理论依据。 本文主要建立了两种不同结构形式的波面传热板模型:无折流焊缝波面传热板模型和带折流焊缝波面传热板模型。根据焊点间距的不同(40mm、50mm和60mm),每种结构形式的模型又分为不同的三类。在每一类模型中均利用ANSYS软件提供的路径映射功能在其板面上定义了不同的路径,并进一步分析了这些路径上的等效应力分布规律,得出了最大等效应力出现的位置和应力集中处。 文章最后利用电测法测量了波面传热板不同位置处的主应力情况,并与模拟分析结果进行了比较。比较结果显示二者基本吻合,可以利用所建模型来对波面传热板板面应力分布情况进行模拟分析。


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