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      制冷裝置用蒸發器管板，由于管板結構比較特殊性，無法采用GB 151-1999《管殼式換熱器》進行結構設計。企業標準《制冷裝置用壓力容器部分元件的設計計算》中管板厚度公式考慮因素較少，且得出的厚度偏薄。基于此研究現狀，本研究采用有限元分析方法，建立了包括筒體、換熱管和管板在內的三維有限元計算模型，對蒸發器管板的穩態溫度場和熱應力場進行了分析。本研究分析的某系列蒸發器管板，工程設計中其厚度一律取38ｍｍ。現采用有限元分析軟件對該系列蒸發器管板進行應力強度分析，以探討原設計方法的安全性和合理性，為進一步提出制冷裝置蒸發器管板的設計方法奠定基礎
      本研究采用VB和ANSYS的APDL語言進行混合編程設計的方法，利用VB界面輸入管板強度分析有關參數，并由VB調用ANSYS APDL語言編寫的控件，建立參數傳遞機制，自動在ANSYS工作目錄下生成相關的宏文件，從而實現蒸發器管板強度的有限元分析。
      管板參數化有限元分析的VB界面如圖所示。此次分析的G1，G2和G3型蒸發器，結構尺寸相同，換熱管數量和布管方式有所不同，管板兼做支撐，蒸發器幾何參數，管板布管模型見圖。
      蒸發器殼程進出口工作溫度為1/19.5℃，管程進出口工作溫度為23.3/3℃，殼程設計溫度為149℃，設計壓力為1.38ＭＰａ，管程設計溫度為38℃，設計壓力為2.1ＭＰａ。以下物性參數均是在設計溫度條件下查得。
      1)對稱性。管板上換熱管排列采用左右對稱形式，所以實際模型可以簡化為具有一個對稱面的二分之一模型。
      2)邊緣效應。由于換熱器的整體結構較為龐大，考慮到計算機性能有限，可根據邊緣效應公式Ｌ≥2.5Ｒｔ來確定筒體和換熱管沿殼程方向伸出管板的長度。由此公式得出換熱管伸出長度Ｌｈ≥7.0ｍｍ，殼體伸出長度Ｌｑ≥144.5ｍｍ。考慮到筒體和換熱管材料不同，在進行耦合運算時熱膨脹量不同，所以在本模型中，選取換熱管和筒體伸出長度為整個換熱器長度的一半，即長度為1559ｍｍ。
      3)其他簡化。忽略換熱管在管程伸出長度，忽略堆焊層。換熱管與管板采用強度脹，假設兩者緊密結合，建模時共用同一接觸面，不考慮接觸問題。在整個管板位置上，管板厚度并不是完全相同，在布管區外圍一小部分，厚度略小于38ｍｍ，忽略此差異，認為厚度一樣。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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