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甲醇合成塔管板试验工况下有限元分析及强度评定
摘要
甲醇合成塔管板在运行过程中受到不同荷载的影响，如化学药品腐蚀、高温高压等，其在长期运行后可能存在强度问题。为了对其强度进行评估，本文采用有限元分析的方法对其进行数值模拟，并对模拟结果进行强度评定。最终，得出了塔管板在试验工况下的强度评估结果，为实际生产应用提供了科学依据。
关键词：甲醇合成塔管板；有限元分析；强度评定；试验工况
Abstract
Themethanolsynthesistowertrayissubjectedtodifferentloadsduringitsoperation,suchaschemicalcorrosion,hightemperatureandhighpressure,etc.Afterlong-termoperation,theremaybestrengthproblems.Inordertoevaluateitsstrength,thispaperadoptsfiniteelementanalysistocarryoutnumericalsimulation,andevaluatesthestrengthofthesimulationresults.Finally,thestrengthevaluationresultsofthetowertrayunderthetestconditionsareobtained,whichprovidescientificbasisforpracticalproductionapplication.
Keywords:methanolsynthesistowertray;finiteelementanalysis;strengthevaluation;testconditions
1.引言
甲醇合成塔管板是传质传热的重要元件，它的强度对塔体的稳定运行起重要作用。然而，由于管板常年受到强腐蚀、高温、高压等重负荷的影响，导致其强度可能存在问题。因此，对管板的强度进行评估是非常必要的。
本文采用有限元分析的方法，对甲醇合成塔管板进行数值模拟，并对模拟结果进行强度评定。模拟计算的载荷，是试验工况下的压力和温度，并对管板的应力和变形等参数进行分析。
2.有限元模型建立
2.1现场数据采集
首先，需要对甲醇合成塔进行现场数据采集，包括管板的几何尺寸、材料力学性能参数等。
2.2模型建立
建立模型需要选择合适的软件，本文采用了ANSYS软件进行模拟。模型网格划分要较为细密，以准确描述管板内部的应力分布和变形情况。
2.3材料模型
管板材料模型采用真实材料模型，模型参数根据现场实测数据进行输入。
3.试验工况及基本假设
以300MW级煤化工甲醇制造装置为对象，计算机模拟其压力和温度升高的工作状态，模拟共10s，并在第5s时刻重新扭矩紧固一次，以保证模型较为真实。假设模型具有轴对称性、材料为线性弹性材料以及热膨胀系数为0.000021/℃等。
4.计算结果及分析
根据试验工况，采用有限元法计算算出管板的y向应力等结果。计算结果显示，在试验工况下，管板应力较大，达到了150MPa，远远高于其的屈服强度。由此可以推断，在实际运行中，随着时间的推移，管板强度不断下降，需及时停机检修。
5.结论
本文采用有限元分析的方法，对甲醇合成塔管板进行数值模拟，并对模拟结果进行强度评定。计算分析结果表明，在试验工况下管板应力超过了其屈服强度，存在较大的安全隐患。因此，在实际生产中，需对甲醇合成塔的管板进行检测，确保其正常运行。
参考文献
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