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《方瑛ANSYS作業(yè)-換熱管的熱分析.docx》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、有限元法——原理、建模即應(yīng)用實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：機(jī)械電子工程學(xué)院指導(dǎo)教師：杜平安教授學(xué)生及學(xué)號：方瑛20112108023531問題描述：3第一部分換熱管節(jié)點(diǎn)溫度分布4一、啟動(dòng)以及初始化設(shè)置4二、定義單元類型及材料屬性5三、建立幾何模型7四、生成有限元模型12五、加載以及求解溫度分布18六、查看溫度分布的結(jié)果（后處理）20第二部分換熱管節(jié)點(diǎn)應(yīng)力分布22一、改變分析類型22二、轉(zhuǎn)換單元類型，設(shè)置材料屬性23三、施加結(jié)構(gòu)分析載荷及求解24四、查看計(jì)算結(jié)果28五、結(jié)果分析3131穩(wěn)態(tài)傳熱條件下?lián)Q熱管的熱分析——?dú)こ膛c管程溫差對換熱管熱應(yīng)力的影響機(jī)
2、械電子工程方瑛201121080235問題描述：本文利用ANSYS12.0軟件對穩(wěn)態(tài)傳熱條件下?lián)Q熱管的熱應(yīng)力進(jìn)行分析，，某單程換熱器的其中一根換熱管和與其相連的兩端管板結(jié)構(gòu)，殼程介質(zhì)為水蒸氣，管程介質(zhì)為液體操作介質(zhì)，換熱管材料為不銹鋼，膨脹系數(shù)為16.56×10-6℃-1，泊松比為0.3，彈性模量為1.72×105MPa，熱導(dǎo)率為15.1Wm2?℃-1；管板材料也為不銹鋼，膨脹系數(shù)為17.79×10-6℃-1，泊松比為0.3，彈性模量為1.73×105MPa，熱導(dǎo)率為15.1Wm2?℃；用ANSYS軟件模擬當(dāng)殼程壓力為5.6MPa，管
3、程壓力為4MPa；管程液體溫度恒為200℃，管程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)恒為426Wm2?℃的條件下，殼程水蒸氣溫度從210℃以10℃為梯度遞增到280℃的過程中，換熱管熱應(yīng)力的變化情況，進(jìn)而分析殼程與管程溫差變化對換熱管熱應(yīng)力的影響規(guī)律。表一為利用熱力學(xué)的相關(guān)知識(shí)計(jì)算得出的殼程水蒸氣溫度變化時(shí)對應(yīng)的殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的數(shù)值。表一：殼程溫度及對應(yīng)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)殼程溫度（℃）210220230240250260270280殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（Wm2?℃）14051701207925163059373145395575換熱管內(nèi)徑為0.0121m，外徑為0
4、.01905m，管板厚度為0.05m，換熱管長度為0.35m，管板長和寬均為0.026m，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。31圖1換熱管的結(jié)構(gòu)由上述結(jié)構(gòu)分析可知，由于其結(jié)構(gòu)、約束以及載荷都具有對稱性，因而只需要取其四分之一進(jìn)行分析。第一部分換熱管節(jié)點(diǎn)溫度分布一、啟動(dòng)以及初始化設(shè)置1、建立一個(gè)文件夾：在電腦合適地方建立一個(gè)文件夾用來存儲(chǔ)ANSYS文件，取名為“方瑛ANSYS大作業(yè)”。2、啟動(dòng)ANSYS：Start?Programs?ANSYS13.0?MechanicalAPDL(ANSYS)3、定義工作文件名：執(zhí)行UtilityMenu?File?
5、ChangeJobname命令，彈出ChangeJobname對話框，如圖2所示。在彈出的對話框中輸入Pipe-thermal,單擊OK按鈕。圖2ChangeJobname對話框4、定義工作標(biāo)題：執(zhí)行UtilityMenu?File?ChangeTitle命令,彈出ChangeTitle對話框，如圖3所示。在彈出的對話框中輸入TemperatureDistributioninheat-exchangepipe,單擊OK按鈕。31圖3ChangeTitle對話框1、關(guān)閉坐標(biāo)符合的顯示：執(zhí)行UtilityMenu?PlotCtrls/Wi
6、ndowControls/WindowOption命令，彈出WindowOption對話框。在Locationoftriad下拉列表中選擇NotShow選項(xiàng)，單擊OK按鈕。一、定義單元類型及材料屬性1、定義單元類型執(zhí)行MainMenu?Preprocessor?ElementType?Add/Edit/Delete命令，彈出ElementType對話框。單擊Add按鈕，彈出LibraryofElementType對話框。在左右列表中分別選擇Thermalsolid和Brick20node90選項(xiàng)，如圖4所示。單擊OK按鈕。圖4Libr
7、aryofElementType對話框2、設(shè)置材料屬性執(zhí)行MainMenu?Preprocessor?MaterialProps?MaterialModels命令，出現(xiàn)如圖5DefineMaterialModelsBehavior對話框。在MaterialModelsAvailable下面的選項(xiàng)連續(xù)點(diǎn)擊Structural?Linear?Elastic?Isotropic，出現(xiàn)LinearIsotropicPropertiesfor31Material1對話框，如圖6所示，在EX后面輸入1.73e11，在PRXY后面輸入0.3，單擊O
8、K按鈕；然后再次連續(xù)點(diǎn)擊ThermalExpansion?SecantCoefficient?Isotropic，出現(xiàn)如圖7所示的對話框，在ALPX后面輸入17.79e-6，單擊OK按鈕；然后再次連續(xù)點(diǎn)擊Thermal?
