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中图分类号：

TQ󰀱72.6    

文献标识码：

B     

文章编号：

󰀱008-0473(20󰀱7)06-0075-02     DOI

编码：

󰀱0.󰀱6008/j.cnki.󰀱008-0473.20󰀱7.06.0󰀱6

基于ANSYS的热交换器灰斗结构设计优化

张  磊

成都建筑材料工业设计研究院有限公司，四川  成都  ６１００５１

摘   要  

某水泥厂热交换器灰斗严重变形，利用ANSYS软件建模，从变形云图可以看出灰斗的设计存

在刚度不足。在初始分析的基础上，对两种加固方案进行模拟的结果比较，最终选用灰斗壳体内部增加

加强钢管的修复方案，变形量由原始的116 mm减小至34 mm，给现场处理方案的判定提供了有力的理论依

据。

关键词   

ANSYS软件   有限元分析   热交换器   灰斗  变形  设计优化

０  

引言

某水泥厂热交换器灰斗使用一段时间后严重

变形，局部焊缝开裂。我们利用ANSYS软件建模并

对比分析，给出了解决现场问题的最佳方案。本文

对分析过程、解决办法进行介绍。

１  

问题原因分析

根据对现场存在问题的描述及发回的相关照

片，我们利用ANSYS软件建模，通过比对分析找到

出现灰斗变形的原因。

１．１  分析的初始条件

根据图纸知，灰斗材料为Q235-A；假设积灰

为流体状态，常温，密度为1.2 t/m

3

；灰斗内壁光滑

无摩擦；由于现场早期发现变形问题时对灰斗两侧

进行过扁钢加强，一次建模时根据现场加强方案对

原模型进行加固。

１．２  灰斗的建模

（1）按照图纸及分析初始条件，建立灰斗的

三位模型，见图1所示。

图

１

  灰斗的三维模型

（2）通过ANSYS软件网格划分后的模型见图

2所示。

（3）ANSYS中边界条件的设置，见图3所

示，重力加速度：9.8 m/s

2

，灰斗上法兰边缘采用

固定约束，积灰对斗壁作用采用水力静压，水面至

灰斗上法兰表面。

图

２

   灰斗的网格划分

图

３

  灰斗的边界条件

（4）通过ANSYS分析结果，最大变形量出现

在灰斗下部锥面的中部（如图4所示），最大变形

量116 mm，且灰斗内部扁钢变形也较大，变形量

的大小及位置与现场反映情况基本一致。通过变形

云图可以看出灰斗的设计存在刚度不足，这是导致

灰斗变形的主要原因，因此必须对灰斗下部锥体中

部进行结构上的加强。

２   

解决方案

（1）通过上述分析，初步考虑灰斗的壁厚不

够，因此，考虑将原灰斗壁厚由6 mm增至8 mm。