管壳式换热器管端液压胀接实验研究及有限元数值分析的任务书.docx

管壳式换热器管端液压胀接实验研究及有限元数值分析的任务书
一、研究背景
管壳式换热器是一种经常在工业生产中使用的设备。它广泛应用于石油、化工、制药、食品、冶金等领域的工业生产中。然而，在使用过程中，由于管端与管板的液压胀接存在的某些问题，例如腐蚀、磨损、氧化、高温等因素，容易引起管端与管板之间的连接松动、漏水等问题，从而影响其传热性能和使用寿命。
为了深入研究管壳式换热器管端液压胀接的连接问题及其影响因素，需要进行实验研究和有限元数值分析，具体任务如下。
二、任务目标
1.建立管壳式换热器管端液压胀接的实验测试模型，测试液压胀接前后的管端翘曲量、连接松动情况等参数。
2.分析液压胀接过程中的力学特性，探究其对管端翘曲和松动等情况的影响。
3.建立管端液压胀接的有限元模型，进行数值模拟计算，并分析其与实验结果的对比，验证模型的精确性和可靠性。
三、任务内容及步骤
1.实验测试
（1）按照实际工作条件，选择一台典型的管壳式换热器，先进行基础性能测试，记录常工况下的热传导系数等参数；
（2）构建换热器管端液压胀接实验测试模型，设计并制作胀接管道和管壳，安装相应的压力传感器、位移传感器等监测和测试设备；
（3）在流量、压力等实验条件下，进行液压胀接实验，记录每种压力下的翘曲量、连接松动情况等参数，并进行数据分析和处理；
（4）对不同工况下的制造材料、涂层处理、钣金工艺等因素的影响进行对比，找出其对液压胀接实验的主要影响因素。
2.力学分析
（1）分析液压胀接过程中的力学特性，通过力学原理和理论计算，分析不同工况下液压泵的流量、压力等因素对管端翘曲和松动等情况的影响；
（2）根据实验数据，建立胀接管道与管壳之间的连接模型，利用力学仿真软件（例如Ansys）进行数值模拟计算，分析其应力和位移分布情况，研究管端液压胀接的连接强度和稳定性；
（3）通过数值计算分析不同工况下材料、施工工艺等因素的影响，并对比实验得出的数据，验证数值模拟的精确性和可靠性。
四、任务要求
1.能熟练掌握液压胀接实验测试技术和力学分析方法，能够独立设计和制作实验测试模型，并能进行数据分析和处理。
2.具备独立使用力学仿真软件（例如Ansys）模拟分析管端液压胀接过程的能力，能够有效地对模型进行建立、求解和结果分析。
3.研究报告要求与实验和计算结果相结合，对实验和计算之间的差异进行解释分析，能够从理论和实践两个角度进行论证，得出准确结果和结论。
五、预期成果
1.建立一套管壳式换热器管端液压胀接的实验测试方法，包括测试模型的设计、实验条件的制定、测试数据和结果的分析等。
2.研究不同制造工艺、材料、涂层处理等因素对管端液压胀接的影响，找出其主要因素，为开发和选用更优化的生产工艺提供依据。
3.通过力学分析和数值模拟，分析管端液压胀接过程中的力学特性和应力分布情况，验证模型的精确性，为换热器的设计和生产提供参考和基础。