تجزیه و تحلیل تنش و کرنشهای پیشرونده در صفحه لولههای مبدلهای حرارتی
Analysis of stress and ratchetting in the tubesheets of heat exchangers
/مجید تصوری
: مکانیک
، ۱۳۹۷
، افشاری
۱۵۵ص
چاپی - الکترونیکی
کارشناسی ارشد
طراحی کاربردی
۱۳۹۷/۰۶/۱۹
تبریز
مبدلصهای حرارتی نوع لولهصای یکی از پرکاربردصترین مبدلصهای حرارتی در صنعت میصباشد و طراحی قطعات مختلف آن دارای اهمیت زیادی است .این مبدلصها در صنایع فرایندی، نیروگاهصهای بخار، در برخی سیستم-های تهویه مطبوع و تبرید، در صنایع پتروشیمی و نفت، صنایع شیمیایی و بسیاری دیگر از موارد به کار میصروند .وظیفه لولهصهای مبدلصهای حرارتی، انتقال سیال تحت تأثیر فشار و هم چنین تحمل درجه حرارت میصباشد .ضمنا این فشار و درجه حرارت به صفحات انتهائی مبدلصهای حرارتی نیز اعمال میصشوند .با توجه به اینکه این صفحات تحت تأثیر فشار و تغییر درجه حرارتصهای زیاد) حرارتصهای سیکلی (هستند، لذا صفحات تحت تأثیر تنشصهای مکانیکی-حرارتی و هم چنین کرنشصهای پیشرونده قرار میصگیرند .با توجه به اینکه کرنشصهای پیشرونده سیکل به سیکل افزایش میصیابند، لذا ممکن است در نهایت به تنهایی یا به همراه خستگی ناشی از بارهای حرارتی سیکلی منجر به خرابی صفحه شوند، از این رو محاسبات مربوط به کرنش های پیشرونده دارای اهمیت زیادی است .ضمنا تعداد لولهصها در تنشصهای حرارتی و تغییر شکلصهای پیشرونده تأثیر دارند
The pipe type of Heat exchangers is one of the most widely used heat exchangers in the industry, and the design of its various parts is of great importance. These converters are used in process industries, steam powerhouses, air conditioning and refrigeration systems, oil and petrochemical industries, chemical industries, and many more. The task of the heat exchanger tubes is to transfer fluid under pressure and temperature gradient. Meanwhile, these pressure and temperature are applied to the end plates of the heat exchangers. Due to the fact that these plates are influenced by the pressure and the change in the high temperature, the plates are affected by mechanical-thermal stresses as well as ratcheting. Given that progressive strains increase cycle to cycle, it may ultimately lead to the failure of the plate alone or with fatigue due to the cyclic thermal loads, so calculations of ratcheting is of great importance. Also, the number of tubes affects thermal stresses and progressive deformation. In this research changing the number of tubes has taken place with the preservation of the heat capacity. Therefore, three models of tubesheets with equal dimensions and the various number of tubes have been designed and studied. The material for the tubesheet is modified 9Cr-1Mo. The hardness coefficients of the nonlinear kinematic and isotropic hardening model (combined model) are obtained for this steel. The dimensions mentioned in the standard are used for testing the cyclic loading in three different temperature levels (at room temperature, 300 and 250 ). In this research, the stresses and ratcheting are calculated under the influence of different loads using the numerical method. Finally, the results are compared with those given in the literature. By examining the results obtained using the numerical analysis, it can be concluded that increasing the number of tubes and reducing the size of the tube pitch, increases the ratcheting effect
Analysis of stress and ratchetting in the tubesheets of heat exchangers