压力容器专题二：管板换热器高效分析策略

案例来源：余伟炜和高炳军老师的著作《ANSYS在机械与化工装备中的应用》是ANSYS经典界面在压力容器行业应用的经典教材。近些年，Workbench界面已经成为主流，ANSYS经典界面式微，可以说已经过时。但该书的行业知识并不过时，因此采用Workbench界面复现书中的案例，颇具价值！

问题描述

某台卧式固定管板换热器，壳程金属设计温度下的设计应力强度Sm=183MPa，管程金属设计温度下的设计应力强度Sm=118MPa，壳程设计压力为0.58MPa，管程设计压力为2.0MPa，壳程操作温度为140.5℃，管程操作温度为250℃。其他参数如下：

1、几何模型

几何模型如下图所示，实体模型：

2、材料参数

材料参数如下图所示，线弹性分析：

3、网格模型

网格模型如下图所示，网格均匀整齐，符合压力容器行业的网格习惯：

4、边界条件

边界条件如下图所示，包含内压，对称条件等：

5、分析结果

• 应力强度如下图所示：

• 线性化应力如下图所示：

6、思考与展望

采用实体模型时，由于换热管的长度大数量多壁厚薄，划分网格是个难点。由于网格规模的限制，厚度方向上很难划为1层以上的单元，并且管长方向上，单元长宽比往往很大（建议不要超过20）。

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