不同热载荷模型对等温反应器管板强度的影响

彭德其; 党振; 张建平; 谭卓伟

doi:10.13543/j.bhxbzr.2025.02.011

北京化工大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (02) : 99 -109. DOI: 10.13543/j.bhxbzr.2025.02.011

不同热载荷模型对等温反应器管板强度的影响

彭德其, 党振, 张建平, 谭卓伟

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摘要

为提高大型压力容器管板轻量化设计的安全性和经济性，通过数值模拟比较了温度载荷模型、对流载荷模型和流固耦合载荷模型对等温反应器管板温度场和应力场的影响，得到管板关键位置上的应力分布规律，并采用压力容器规范标准对各模型的等效应力进行强度评估。结果表明：温度载荷模型的管板温度梯度最大，管板应力集中现象最突出，流固耦合载荷模型的管板温度梯度最小，管板应力集中现象有较大缓解；管板的局部薄膜应力和一次+二次应力均随管板温度梯度的增加而增大，温度载荷模型的这两种应力分别为36.49 MPa和155.73 MPa，对流载荷模型为31.40 MPa和132.74 MPa，流固耦合载荷模型为27.84 MPa和112.84 MPa。相较于其他两种热载荷模型，采用流固耦合载荷模型计算的管板各项应力更接近真实情况，通过该模型对大型压力容器管板进行优化设计的可靠度最高。