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蒸汽冷凝罐的設計與強度校核

2020-12-30 12:30:23趙昊張樂
智能制造 2020年4期
關鍵詞:有限元模型設計

趙昊 張樂

一、引言

隨著我國經濟的高速發展,各個產業規模連年壯大,相應的工業廢水量也在逐年增長。電力、化工、冶金和食品等行業產生的工業廢水大多是高鹽廢水,被污水處理行業認為是高處理難度廢水。高鹽廢水的直接排放行為已經被環境保護部門明令禁止,可見其危害之大。先進的MVR蒸發結晶技術可以高效地實現鹽分從水中分離,具有很好的實用性和經濟性。蒸汽冷凝罐是蒸發系統中使用量很大的必需設備,以此為例進行有限元強度分析,探索有限元分析工具在MVR蒸發系統中的應用價值。

二、罐體概述

蒸汽冷凝罐是整個蒸發系統中的工作設備之一,罐體內的壓力由罐頂的泄壓閥調節,始終保持與蒸發系統的其他設備壓力一致。由于主蒸發器為真空負壓,蒸汽冷凝罐體內工作壓力也相應為負壓。因此,蒸汽冷凝罐屬于真空容器,須采用GB150的外壓容器設計原則。罐體的設計是穩定性計算,對罐體壁厚的計算是為了防止罐體在負壓作用下發生殼體失穩。罐體的工作尺寸如表1所列。

1、壁厚計算

2、壓力試驗計算

試驗壓力值P=1.25Pc =0.125MPa。壓力試驗允許通過對應力水平[σ]≤0.9σs =405MPa。

三、有限元建模

1、建立三維模型

蒸汽冷凝罐的三維模型由專業三維設計軟件繪制,模型尺寸采用SI(mm)國際單位制,根據生產工藝圖紙1:1實現,如圖1所示。依據GB150的要求,罐身材料選用具備耐腐蝕和高強度的2205標準雙相不銹鋼材質。

2、建立有限元模型

有限元分析依據強度理論,將三維模型導入到ABAQUS有限元分析工具中,對表現宏觀應力不起關鍵作用的零部件進行簡化處理,以突出主體工作部位工況條件下的力學響應,同時提高計算速度。……

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