基于VB和ANSYS參數化建模的高壓加熱器應力分析和強度評定

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(北京化工大學 機電工程學院，北京 100029)

0 引言

高壓加熱器是利用汽輪機的部分抽氣對給水進行加熱的裝置，其主要應用于大型火電機組回熱系統，通常在高壓、管殼程高溫差等高參數工況下工作，確保設備安全長周期運行是設計人員的首要任務[1-3]。目前的換熱器設計多依據GB/T 151—2014《熱交換器》進行[4]，這種設計方法雖然簡單實用，但許用應力范圍較小，適用于35 MPa以下的壓力容器，而且對于高壓加熱器設計結果過于保守。此外，換熱器強度設計還可采用分析設計方法，即依據JB 4732—2005《鋼制壓力容器——分析設計標準》進行。該設計方法按對容器強度失效影響程度的不同將應力進行分類，并在強度校核時區別對待。應該說，按該方法設計更科學合理，也更加經濟。本文研究的高壓加熱器為高壓設備，其管程壓力較高，甚至高達40 MPa，已經超出常規設計的范圍，并且由于壓力較高，承壓部件較厚，其管板往往可達幾百毫米。考慮到以上原因，針對高壓加熱器采用分析設計的方法，以確保安全性和經濟性。

壓力容器的分析設計常常采用有限元分析方法，即使用有限元軟件用數學近似的方法對真實的物理情況進行模擬仿真，該軟件操作難度大，對設計人員數值分析技術要求高。目前在壓力容器分析設計中，ANSYS是使用最廣泛的有限元分析軟件之一[5]。ANSYS有3種建模方式：參數化設計語言APDL、用戶圖形界面設計語言UIDL及用戶可編程特性UPFS。當求解模型需要不斷更改時，APDL所特有的智能分析功能，可以自行設置變量并賦值，通過簡單地改變模型中的某些參數值就可以建立和分析一個新的模型。……