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加氢反应器上部应力分析与结构优化研究

闫胜昝  
【摘要】: 加氢反应器是石油炼制行业的核心设备,工作在高温、高压、临氢的恶劣条件下,为此本文对一台大型加氢反应器的上半区进行了研究探讨。采用ANSYS5.6有限元软件对该加氢反应器进行了稳态温度场和瞬态温度场分析,然后利用温度场分析结果进行热应力和机械应力分析;采用Visual C++6.0语言编制了优化方法程序及调用有限元计算软件的接口程序,联合使用这两个程序可以实现线性变厚度段结构参数的优化设计;采用Visual C++6.0语言编制了几个基本元件特定温度场热应力计算的通用程序;另外,根据ASME规范中的当量弹性模量法,采用Visual C++6.0编制了通用的旋转对称结构向轴对称结构转换程序。 作为结构极其复杂、操作工况时时变化的加氢反应器,其温度场分析,特别瞬态温度场分析是一难题。本课题主要研究加氢反应器中的温度场及温度应力,高温条件下工作的高压容器,其温度应力不容忽略,因此为了确定设计重点,必须全面分析加氢反应器的应力分布。本课题采用功能强大的ANSYS5.6软件进行了温度场的分析和热应力的计算,得出了加氢反应器上半区的应力分布曲线,并通过应力强度评定确定了结构的危险区。压力容器设计中常遇到不等厚连接的情况,而对不等厚连接常采用线性变厚度段结构,如何降低应力集中就成为优化设计的目标,本课题通过编程实现了线性变厚度段的结构优化。 通过对加氢反应器上部结构进行温度场分析、应力分析、强度评定及结构的优化设计等项研究,为完善高压容器的设计提供一种方法。另外,本课题编制的一些通用程序为设计及计算提供了方便而有效的途径。


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