[发明专利]一种大型复杂工况换热器管板的设计方法

权利要求书

1.一种大型复杂工况换热器管板的设计方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

建立有限元全实体计算模型；

改变换热器管板的厚度，并分别对各个厚度管板的换热器施加最苛刻的单一载荷，比较在最苛刻的单一载荷的作用下，随着换热器管板的厚度的变化，换热器的各个关键部位应力的变化；

在不同换热器管板的厚度下，分别叠加换热器的每一个关键部位在不同类型的单一载荷下的应力，并选出在不同换热器管板的厚度下的最大的一次应力值以及一次加二次应力值；

结合换热器的结构材料在设计温度下的限制应力值，对所述最大的一次应力值以及一次加二次应力值进行比较分析，确定换热器管板的初步设计厚度；

将所述换热器管板的初步设计厚度建立在有限元全实体计算模型中，在设计工况以及多个特殊工况载荷的作用下对换热器的结构进行校核，确定换热器管板的最终厚度；

多个所述特殊工况载荷包括换热器中的介质化学反应非正常放热、换热器中的催化剂发生氧化还原反应、换热器处于开停车状态。

2.如权利要求1所述的一种大型复杂工况换热器管板的设计方法，其特征在于：所述最苛刻的单一载荷包括换热器管程压力最大值、换热器壳程压力最大值以及换热器管壳程最大温差。

3.如权利要求2所述的一种大型复杂工况换热器管板的设计方法，其特征在于：所述有限元全实体计算模型包括换热器管板(1)、锻环(2)、换热管束(3)、壳程筒体(4)、管程筒体(5)；所述换热器管板(1)与锻环(2)之间连接，换热器管板(1)与换热管束(3)之间连接，锻环(2)与壳程筒体(4)之间连接，锻环(2)与管程筒体(5)之间连接。

4.如权利要求3所述的一种大型复杂工况换热器管板的设计方法，其特征在于：所述改变换热器管板的厚度即为逐步减小换热器管板的厚度。

5.如权利要求4所述的一种大型复杂工况换热器管板的设计方法，其特征在于：所述换热器的各个关键部位包括所述锻环(2)与壳程筒体(4)连接处、锻环(2)与管程筒体(5)连接处、锻环(2)与换热器管板(1)连接处、换热器管板(1)的过渡圆弧中部、换热器管板(1)的布管区、换热管束(3)。

6.如权利要求5所述的一种大型复杂工况换热器管板的设计方法，其特征在于，对所述最大的一次应力值以及一次加二次应力值进行比较分析，确定换热器管板的初步设计厚度的具体操作步骤包括：在不同换热器管板的厚度下，将最大的一次应力值与一次应力限制值进行比较，将一次加二次应力值与一次加二次应力限制值进行比较，将最接近且小于一次应力限制值、一次加二次应力限制值的最大的一次应力值、一次加二次应力值所对应的管板厚度作为换热器管板的初步设计厚度。

7.如权利要求1～6任意一项所述的一种大型复杂工况换热器管板的设计方法，其特征在于：一次应力限制值为195.6MPa，所述一次加二次应力值为391.2MPa。