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U型或浮头式换热器管板中的热应力及其主要影响因素研究

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北京化工大学学报（自然科学版） 2017年第2期44卷 76-80页

作者：刘久逸钱才富北京化工大学机电工程学院北京100029

采用有限元法研究了U型或浮头式换热器管板中的热应力,并考察了管板厚度及管壳程对流换热系数的影响。研究结果表明,对于U型或浮头式换热器,管板内仍存在较大的热应力,这是由于管板上换热管中热量传递造成的,并且当管板较厚时这种应力... 详细信息

采用有限元法研究了U型或浮头式换热器管板中的热应力,并考察了管板厚度及管壳程对流换热系数的影响。研究结果表明,对于U型或浮头式换热器,管板内仍存在较大的热应力,这是由于管板上换热管中热量传递造成的,并且当管板较厚时这种应力更为突出;在管程走热流体时,管板两侧表面存在拉伸热应力,降低管板厚度可以有效地降低由热载荷引起的管板壳程侧表面热应力,壳程侧表面热应力可由40 MPa降至-13 MPa;壳程传热系数对管板温度场的影响明显,在换热器设计中使对流换热系数较低的介质走壳程有利于降低管板的热应力。

关键词： U型管式换热器浮头式换热器管板热应力传热

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曲面弓形折流板换热器壳程流体流动与传热

化工学报 2011年第5期62卷 1233-1238页

作者：钱才富高宏宇孙海阳北京化工大学机电工程学院北京100029 太原理工大学化学化工学院山西太原030024

提出一种新型折流板——曲面弓形折流板,并构造曲面弓形折流板换热器,采用数值模拟和实验相结合的方法研究其壳程传热和流动阻力性能。在实验方面,设计了实验用曲面弓形折流板和普通弓形折流板换热器试样,其中换热器管束采用可拆连接形... 详细信息

提出一种新型折流板——曲面弓形折流板,并构造曲面弓形折流板换热器,采用数值模拟和实验相结合的方法研究其壳程传热和流动阻力性能。在实验方面,设计了实验用曲面弓形折流板和普通弓形折流板换热器试样,其中换热器管束采用可拆连接形式,以考察不同折流板结构和板间距的影响。通过改变管程及壳程流量和管程流体进口温度,获得了大量对应于不同折流板结构的壳程压力降和传热系数实验数据。在模拟方面,利用Fluent软件建立了曲面弓形折流板换热器和普通弓形折流板换热器流体数值分析模型,得到了壳程流体流场分布及壳程压力降和传热系数。结果发现,在相同结构参数和流动条件下,曲面弓形折流板换热器壳程压力降比普通弓形折流板换热器降低9%~24%,而壳程传热系数比普通弓形折流板换热器提高3%~11%。

关键词：曲面弓形折流板数值模拟压力降传热

基于ANSYS二次开发的移动式压力容器强度高效计算

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北京化工大学学报（自然科学版） 2019年第1期46卷 91-97页

作者：杨猗尧钱才富北京化工大学机电工程学院北京100029

为提高移动式压力容器强度计算效率,同时降低ANSYS的使用难度,应用Visual Basic(VB)和ANSYS参数化设计语言(APDL),以典型的移动式压力容器——半挂车的罐体为例,开发出了基于分析设计标准的强度计算软件。利用VB自动生成APDL命令并后台... 详细信息

为提高移动式压力容器强度计算效率,同时降低ANSYS的使用难度,应用Visual Basic(VB)和ANSYS参数化设计语言(APDL),以典型的移动式压力容器——半挂车的罐体为例,开发出了基于分析设计标准的强度计算软件。利用VB自动生成APDL命令并后台调用ANSYS,封装了ANSYS复杂的建模、加载、求解和后处理等分析步骤,实现了用户输入强度计算所需的参数后便能得到计算结果和校核结果的功能。应用实例表明该软件可行有效,可用于半挂车工程设计。

关键词：半挂车强度计算 ANSYS二次开发 ANSYS参数化设计语言(APDL) Visual Basic(VB)

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超大型真空容器非线性稳定分析

北京化工大学学报（自然科学版） 2009年第5期36卷 88-91页

作者：臧少锋钱才富北京化工大学机电工程学院北京100029

利用有限元软件ANSYS对直径为22 m的超大型真空容器进行了非线性稳定分析,研究了其临界失稳压力与结构的关系。结果发现:单纯增加壳体厚度既不能有效提高容器抗外压失稳能力,又会使设备制造成本明显提高;设置恰当的外加强圈,能有效提高... 详细信息

利用有限元软件ANSYS对直径为22 m的超大型真空容器进行了非线性稳定分析,研究了其临界失稳压力与结构的关系。结果发现:单纯增加壳体厚度既不能有效提高容器抗外压失稳能力,又会使设备制造成本明显提高;设置恰当的外加强圈,能有效提高容器抗外压失稳能力,同时又能减小设备重量,降低对材料的要求,从而显著降低设备制造成本。

关键词：真空容器超大型稳定性分析有限元法

内压下固定管板管接头结构对管板作用的模拟分析

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压力容器 2020年第8期37卷 24-30,72页

作者：王静姝钱才富北京化工大学机电工程学院北京100029

为研究固定管板管接头结构对管板支撑作用,并考察对接头结构进行简化数值模拟所带来的误差。采用有限元方法建立了不同管接头结构的数值分析模型,得到了管板的中心挠度及应力,并与将换热管与管板连为一体的简化模型计算结果进行了比较... 详细信息

为研究固定管板管接头结构对管板支撑作用,并考察对接头结构进行简化数值模拟所带来的误差。采用有限元方法建立了不同管接头结构的数值分析模型,得到了管板的中心挠度及应力,并与将换热管与管板连为一体的简化模型计算结果进行了比较。同时,还分析了胀接连接时换热管的相对胀接长度以及焊接连接时管子与管板孔间隙大小对管板强度和刚度的影响。结果表明,管接头结构对管板中心挠度及应力有明显影响;在胀接接头未松脱的前提下,胀接结构的管板刚度和强度要好于焊接结构的管板;与实际接头模拟结果相比,简化模型模拟结果偏于不保守;胀接长度越大,管子对管板的支撑作用越大,结果越接近于简化模型模拟结果。对于焊接接头,换热管与管板管孔间隙在0.05~0.25 mm范围内变化,对管板强度和刚度的影响可以忽略不计。

关键词：胀接接头焊接接头有限元分析挠度应力

Ⅰ型裂纹尖端塑性区和无位错区及其对裂纹扩展的影响

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材料研究学报 2007年第6期21卷 599-603页

作者：钱才富李慧芳崔文勇北京化工大学机电工程学院北京100029

用裂纹与位错的相互作用模拟了刃型位错从Ⅰ型裂纹尖端沿多个滑移面的发射,得到了裂纹尖端周围塑性区和无位错区的形状和大小.结果表明,与宏观断裂力学算出的塑性区形状相比,本文给出的塑性区向裂纹前方倾斜;无位错区的形状与塑性区的相... 详细信息

用裂纹与位错的相互作用模拟了刃型位错从Ⅰ型裂纹尖端沿多个滑移面的发射,得到了裂纹尖端周围塑性区和无位错区的形状和大小.结果表明,与宏观断裂力学算出的塑性区形状相比,本文给出的塑性区向裂纹前方倾斜;无位错区的形状与塑性区的相似.以应变能密度因子理论为判据,当存在明显的无位错区时,塑性区使裂纹扩展的潜力下降,但扩展方向不变;而当塑性区充分发展、无位错区的作用减小或消失后,裂纹扩展的方向可能发生变化.

关键词：材料科学基础学科位错发射塑性区无位错区裂纹扩展

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多层包扎高压容器承载能力分析

机械工程学报 2023年第14期59卷 169-178页

作者：王通钱才富吴志伟赵景玉北京化工大学机电工程学院北京100029 一重集团大连工程技术有限公司大连116600

在多层包扎式高压容器制造过程中,理想情况下层板的包扎会使筒体产生预应力,但如果制造精度不够,容器层板间可能出现间隙,就无法保证预应力的充分施加。理论推导得到了有无预应力两种情况下受压力作用时多层包扎高压容器筒体中应力的计... 详细信息

在多层包扎式高压容器制造过程中,理想情况下层板的包扎会使筒体产生预应力,但如果制造精度不够,容器层板间可能出现间隙,就无法保证预应力的充分施加。理论推导得到了有无预应力两种情况下受压力作用时多层包扎高压容器筒体中应力的计算表达式以及极限载荷计算式,并进行了数值模拟验证。研究发现,理论和数值模拟结果较为吻合,预应力的施加显著降低内筒体的工作应力水平,并且能有效改善弹性状态下筒体的应力状态,提高筒体弹性承载能力。然而,在全屈服状态,预应力没有提高容器的极限承载能力,容器极限承载能力仅取决于内筒体和层板的厚度与材料性能。另外,理论分析和数值模拟还表明层间间隙的存在也不会影响容器筒体的极限承载能力。

关键词：多层包扎高压容器极限载荷预应力层板间隙