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裙座与封头热箱的热结构耦合分析

发布于:12-25

关于裙座与下封头热箱的热结构耦合分析以及疲劳分析,很多朋友一直感到困惑,有的问塔釜内的传热怎么计算,热箱怎么计算,其它的边界条件该怎么设置,今天老梁花了几个小时的时间,把这个曾经的案例弄出来分享给大家。

一:隔气圈的设置

根据SH/T3098-2011石油化工塔器设计规范,7.3.8的规定,当塔器或塔釜的设计温度等于或大于350摄氏度时,应在裙座筒体上部,靠近封头处设置隔气圈,隔气圈的位置和形式详细见标准7.3.8.2


隔气圈的设置,与裙座和封头组合成热箱,对缓冲热应力的分布,避免热应力梯度过大有很大的帮助,特别是存在热应力疲劳的工况,更应该增加隔气圈。本例以直径2000mm的塔器为例,封头壁厚10mm,内部介质操作温度400摄氏度,隔气圈的设置按照SH/T3098-2011标准来进行,保温层厚度80mm,材料为硅酸铝。环境温度20摄氏度,内部介质对流传热系数1000W/m2℃,空气对流传热系数12W/m2℃,不同温度下的弹性模量,导热系数,热膨胀系数,本文程序默认,真正计算时请查找材料真实的数据。

保温和隔气圈


二:热箱的热结构耦合分析

边界条件:塔釜内进行对流传热,保温外空气对流传热,裙座裸露金属与空气对流传热,裙座内与裙座外的环境温度等同,不进行细分。其它边界绝热。在操作压力和边界条件完全相同的情况下,查看有辐射和无辐射的计算结果:

1.不考虑热辐射的工况:热结构耦合分析结果:

热应力分析:

热结构耦合分析:


2.考虑热辐射的工况:热结构耦合分析结果:

热应力分析: