高壓空壓機冷卻管強度有限元分析

　　高壓空壓機(compressor)冷卻管強度有限元分析魯兌明孟文惠王剛21.駐武漢廠(chǎng)軍事代室，湖北武漢430000；2.沈陽(yáng)氣體壓縮機研究（research)所，遼寧沈陽(yáng)，25應用
　　1引在石油化工以及軍工等壓縮(compression)機配套產(chǎn)品中，諸如加氫(Hydrogen)反應器超高壓聚乙烯(Polyethylene)反應器氨合成塔以及各種高壓脊路和壓冷卻管組等都承受較的壓乃載荷，器壁應力大大捉島，的。1個(gè)接近或超過(guò)材料(Material)的屈服(彎曲起伏)強度，屬于彈縮性力學(xué)范疇。本文分析的壓冷卻符組。除承受壓載荷外。內外面還存在溫差載荷，并產(chǎn)生很大的溫差應力。由彈性力學(xué)可知冷卻管的應力分析問(wèn)可歸為平面應變問(wèn)，人奶3有限元分析軟件可以很方便的完成4，高壓空氣(Basin air)壓縮機冷卻管的強度有限元分析。
　　2打限兀分析簡(jiǎn)介有限元分析是隨濟汁算機發(fā)展(Develop)而迅速發(fā)展起來(lái)效的現代計算方法，有限兒法是付復雜微分方程成邊界條件進(jìn)行數值求解的種計算方法，是建立在微分方程的計算達式基礎上，使用分段逼近的思想，使在局部區域內滿(mǎn)足系統(system)控制方程以進(jìn)行求解中的發(fā)展和應用。限元法作為數值解法的主要方法之，可以解決各種各樣的固體力學(xué)問(wèn)，如桿系板與殼包括薄板厚板筒殼任意殼體等和維與維固體等的靜態(tài)動(dòng)態(tài)熱態(tài)穩定（解釋:穩固安定；沒(méi)有變動(dòng))性彈性粘彈性問(wèn)和大變形問(wèn)等等。
　　經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，己使有限元方法形態(tài)相當豐富（plump)，理論相當完善。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合，使兩個(gè)轉子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。以現代力學(xué)為基礎以計算機仿真為手段以?xún)?yōu)化為目的以有限元分析為核心的。人現代工程技術(shù)得到迅速發(fā)展，在新產(chǎn)品的研制過(guò)程中，它不僅降低產(chǎn)品的研制成本提高(產(chǎn)品設計的可靠度，而且可以利用計算機仿真技術(shù)，運用物理模型(model)和數學(xué)模型代替實(shí)際系統(system)進(jìn)行實(shí)驗和研宄，在新產(chǎn)品的設計階段就可以實(shí)現對其性能的預測(predict)，從而大幅度的縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期(cycle)。目前，高級的。人通用和專(zhuān)用的有限元分析軟件有iASTI！Ai.ANSYS.MSC有限元分析軟件的應用，給工程技術(shù)人員提供了很大的便利，在有限元計算中比較復雜的部分，如結構的離散化單元分析整體分析等，均可以利用有限元分析軟件的操作平臺，通過(guò)(tōng guò)有限元建模施加載荷求解計兌結果分析等步驟完成問(wèn)壓縮機技術(shù)壓縮機冷卻管的強度計算為例，介紹應用人5進(jìn)行有限元分析的方法和步驟。
　　3高壓冷卻管強度的打限元分析3.1問(wèn)描述40站，3高壓空氣壓縮機末級冷卻器(cooler)為管殼式結構，氣走管程，水走殼程。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合，使兩個(gè)轉子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。冷卻管選用30銅管，規格為杏164.5.冷卻管內壁溫度（temperature)為130，冷卻管外壁溫度為8冷卻管的設計，1力為401液強度試驗樂(lè )力為60仙3村料的泊松比為0.286.村料的熱導率為0.0294參考溫度為20問(wèn)是采用有限元分析方法分別從溫度載荷工作載荷以及溫度和工作載荷耦合等不同狀態(tài)，對高壓冷卻管設計進(jìn)行強度校核。
　　3.2有限元模型的建立高壓冷卻管有限元模型的建立需要完成以下主要內界設置工作目錄指定作業(yè)名稱(chēng)和分析(Analyse)標高壓冷卻管的熱應力分析1.3151.1；出；0也；定義形界面過(guò)濾(filter)參數，選擇熱力71成分析范疇的指記；取位前使用的同套單位制里的單位就可以；定義單元類(lèi)型，選擇實(shí)體8，1中的6節點(diǎn)角形維實(shí)體兒，即，135兀如1早16135.設定選項訓出中兒如中以為平面問(wèn)，1；定義材料的熱傳導系數民，1徑3.5，并利用肘1進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其中將單元總體M1邊長(cháng)設置為0.4.高壓冷卻管有限元模型1.
　　3.3穩態(tài)熱分析(Analyse)完成了冷卻管有限元建模后，按給定管道(Conduit)內外在有限元模型內面所有節點(diǎn)也上定義溫度為130，在外面所有節點(diǎn)也上定義溫度為80.完成了有限元模型溫度邊界條件(tiáo jiàn)的定義后，進(jìn)行穩態(tài)熱分析的求解通過(guò)通用后處理器進(jìn)行結果分析可以得到整個(gè)結構的溫度場(chǎng)分布，管壁沿徑向溫度的變化曲線(xiàn)如3.4結構應力分析在進(jìn)行結構應力分析時(shí)。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機，檢查壓縮機所有部件，排除壓縮機所有故障。首先將分析范由析有限元模型朽真35單元轉化為，1；25設定1吧2單元，1化4選項中13為，1平面應變1然后定義材料的彈性模量20接著(zhù)。將求自1得到的熱分析作為第1載荷步存入文件301中；最后對當前載荷進(jìn)廳求解。通過(guò)地用后處埋器，仙進(jìn)丁紀汜分析似以到整個(gè)結構祚溫設載荷作用下的應力分布，內外管壁溫差應力分布云3，該顯了冷卻管截面上各點(diǎn)等效應力值61久0的分市情況冷卻管沿抒向似差應力的變化曲線(xiàn)4，中橫坐標冷卻管沿徑向從內壁到外壁的距離，單位為潘中縱坐標對應點(diǎn)的應力值，單位為肘，3又3733分別喪冷點(diǎn)的徑向周4軸向。等效應力，結果，塍局加艦構缶荊測以，鼠燦郵心，分析冷卻管在溫差和氣體內壓作用下進(jìn)行結構應力分析時(shí)，可通過(guò)兩個(gè)載荷步實(shí)現溫差和內壓載荷的結構應力分析。3.4條已完成了第個(gè)載荷步的分析過(guò)程，現在，只要完成第2個(gè)載荷步的加載，即完成氣體內壓載荷的施加，最后對這兩個(gè)載荷步進(jìn)行求解，就可以得到冷卻管在溫差和氣體內壓共同作用下的結構應力分析結果。
　　首先，在管內徑施加40添，的壓力下貨載荷，并將該載荷作為第2載荷步存入文件。502中；然后利用5，16尸他尸士進(jìn)行多載荷的求解，LSMIN起始載荷步編號輸入l，LSMAXzmpmmxzLSINCi長(cháng)輸入通過(guò)(tōng guò)06以，通用后處理器進(jìn)行結果分析，可得說(shuō)1316對應的結果與34相同，以516口2對應的結果即為冷卻管在溫差和氣體(gas)內壓共同作用下的應力分布，內外管壁應力分布云5，沿徑向應力的變化曲線(xiàn)（Curve）6.
　　3.6冷卻管只承受內壓時(shí)的結構(應力分析(Analyse)為了便于分析氣體力溫差載荷對冷卻管的影響(influence)，下面列出冷卻管僅承受氣體力時(shí)應力分布，60篾，液壓（hydraulic)強度試驗狀態(tài)分析結果(result)9和3.7計算結果分析從以上分析計算結果可以看出，在高壓冷卻管危險的工作載荷，從4和6可以看出，冷卻管內的的高壓氣(Pressure)體在定壓力范圍內對冷卻管是有利況中，上述冷卻管的各種狀態(tài)，只有溫差和氣體內(in vivo)壓共同作用的狀態(tài)，以及60腿，液壓強度試驗狀態(tài)是獨立存的。然而，在這兩種不同狀態(tài)中，前者高壓冷卻管在工作狀態(tài)的應力就可以了。從6可以查出，在冷卻管的內壁節點(diǎn)的等效應(effect)力3卻管設計(design)是安全的。
　　4結論目前各種通用和專(zhuān)用的有限元分析軟件，以其獨特（釋義:特有的、特別的)的功能，給工程技術(shù)人員提供了友好的操作控制平臺，有限單元法的整個(gè)分析過(guò)程，如結構的離散化單元分析整體分析等完全包含在分析軟件中，操作者只要順利完成分析問(wèn)的建模加載等關(guān)鍵過(guò)程，就可以相對容易的求得自己需要的結果。昆山空壓機維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設計不合理造成的。并非所有機頭都按這個(gè)時(shí)間進(jìn)行，如果保養好的可以延后，保養差的則需要提前。 在復雜結構的受力分析中，特別在結構的各種動(dòng)態(tài)響應分析中，有限元分析軟件的應用顯得更為便捷(Convenient)。
　　5結論在所有滿(mǎn)足壓縮(compression)機設計(design)要求和渦盤(pán)加工工藝(Technology)要求的渦盤(pán)幾何參數組合中，總有組渦盤(pán)幾何參數能使渦盤(pán)上產(chǎn)生的摩檫損耗和泄漏(leakage)損篇之和最小。
　　提出了基于渦盤(pán)上產(chǎn)生的摩擦損耗和泄漏損耗之和最小的渦盤(pán)幾何參數的優(yōu)化設計方法。
　　郁永章容積式壓縮機技術(shù)(technology)手冊兄。昆山空壓機保養是回轉式連續氣流壓縮機，在其中高速旋轉的葉片使通過(guò)它的氣體加速，從而將速度能轉化為壓力。這種轉化部分發(fā)生在旋轉葉片上，部分發(fā)生在固定的擴壓器或回流器擋板上。北京機械工業(yè)(gōng yè)出朱杰，屈宗長(cháng)，等。渦旋壓縮機渦旋盤(pán)的變形分析刃。壓縮機技術(shù)，199829.
　　4劉興旺?；鶊A漸，線(xiàn)型渦旋壓縮機渦盤(pán)幾何參數優(yōu)化設計研宄蘭州蘭州理工大學(xué)，205.
　　程師。博士生，主要研宄方向(direction)氣體壓縮機(compressor)械理論及應用，己發(fā)