化工熱交換器和壓力容器之有限元素分析及設計改良 許峰碩 、李春穎
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摘 要
本報告主要針對有關化工廠內常見之壓力容器或熱交換器，以現有機械設計手冊內所列及各國法規常用之計算公式，求出 熱交換器之設計板厚；再以常用之CAD程式SolidWorks建構熱交換器之實體模型，將實體模型匯入CAE程式ANSYS，代入 現場之操作溫度、壓力、固定支撐方式為負載及邊界條件，使用有限元素法求解各應力數值。將模擬之結果進行分析討論
，一方面驗證計算公式的合理性，另一方面則是瞭解應力集中分佈之情形。 在這當中以不增加熱交換器殼厚度為原則，使 用ANSYS求解出殼體應力集中的部位，並著重於應力集中處施以設計改良，再重複分析求解其改良後之變化，是否與原設 計有所改善。以多種不同之改良方式來測試在同一操作壓力及溫度下其應力分佈之改善情形，從中比較出各改良方式之優 缺點並分析應力是否有超出降伏強度及抗拉強度，藉以作為日後工程師對壓力容器、熱交換器槽體設計之參考。
關鍵詞 : 脹縮接頭、楊氏係數、抗拉強度、降伏強度、有限元素法 目錄
封面內頁 簽名頁 授權書... iii 中文摘要... iv 英文摘要... v 誌謝... vi 目錄... vii 圖目錄... ix 表目
錄... xiii 符號說明... xiv 第一章緒論... 1 1.1研究動機及目 的... 1 1.2研究方法... 2 1.3文獻回顧... 3 1.4本文架
構... 6 第二章 壓力容器法規介紹及分析模型之選定... 8 2.1壓力容器法規介紹及說明... 8 2.2熱交換器種類介紹... 9 2.3 熱交換器之圖面及操作條件確認... 14 2.4 殼部計算公式求
解... 17 第三章 有限元素法之簡述及元素選定... 21 3.1 有限元素法之簡述... 21 3.2 元素 之選定及說明... 23 第四章 熱交換器有限元素分析... 26 4.1 熱交換器實體模型建構... 26 4.2 熱交換器網格化製作... 28 4.3 熱交換器負載及邊界條件設定... 30 4.4 熱交換器有限元素分析及設 計改良... 32 4.5 熱交換器位移量分析及實例驗證... 61 第五章 結論及建議... 70 5.1 結
論... 70 5.2建議... 71 參考文獻... 73 參考文獻
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