Lokalizacja stref spiętrzenia naprężeń w płycie sitowej wymiennika ciepła

• Autorzy: Konieczny Mateusz , Gasiak Grzegorz

Warianty tytułu

EN

Location of stress concentration zones in the perforated plate on the heat exchanger

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono numeryczną metodę wyznaczania obszarów maksymalnych naprężeń w okrągłej osiowo- symetrycznej płycie sitowej wymiennika ciepła, utwierdzonej na całym obwodzie oraz w otworach i obciążonej ciśnieniem hydrostatycznym q na całej powierzchni płyty. Do obliczeń numerycznych zastosowano program metody elementów skończonych Femap. Badana płyta o średnicy D = 899 mm i grubości h = 6 mm. Płyta posiadała 118 otworów w tym 116 otworów o średnicy d₁ = 53 mm oraz 2 otwory o średnicy 88,9 mm. Najbardziej niebezpieczne miejsce w okrągłej osiowosymetrycznej płycie sitowej, gdzie występuje największa koncentracja naprężenia, istnieje w strefie SI przy średnicy otworów d₁ = 53 mm oraz d₂ = 88,9 mm. Naprężenie redukowane w tym przypadku wynosi σσred max = 382,1 MPa (punkt o współrzędnych x,y,z [mm], tj. P₁[390,2;84,2;5,5]).

EN

The paper presents a numerical method to determining of maximum stresses zones in a circular axisymmetric perforated plate of the heat exchanger, fixed on the entire circumference and in openings and loaded with hydrostatic pressure q on the entire surface of the plate. The finite element method program Femap was used for numerical calculations. Test plate with a diameter of D = 899 mm and thicknes of h = 6 mm. The plate had 118 holes, including 116 holes with a diameter d₁ = 53 mm and two holes with a diameter of dz = 88.9 mm. The most dangerous place in the round axisymmetrical perforated plate, where the highest stress concentration occurs, exists in zone SI with the hole diameter d₁ = 53 mm and d₂ = 88.9 mm. The reduced stress in this case is σσbred max = 382,1 MPa (point with the coordinates x,y,z [mm], i.e. P₁[390.2,84.2,5.5]).

Słowa kluczowe

PL

płyta sitowa; naprężenia redukowane; metoda elementów skończonych; obliczenia numeryczne

EN

perforated plate; reduced stress; finite element method; numerical calculations

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 39, nr 70
• Strony: 49--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Konieczny Mateusz

• Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Podstaw konstrukcji Maszyn, Politechnika Opolska

autor

Gasiak Grzegorz

• Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Podstaw konstrukcji Maszyn, Politechnika Opolska

Bibliografia

• 1. Achtelik H., Gasiak G., Grzelak J.: Strength tests of axially symmetric perforated plates for chemical reactors: Part 1 - The simulation of stress state. „International Journal of Pressure Vessels and Piping” 2008, Vol. 85, p. 248-256.
• 2. Achtelik H., Gasiak G., Grzelak J.: Strength tests of axially symmetric perforated plates for chemical reactors: Part 2 - Experiments. „International Journal of Pressure Vessels and Piping” 2008, Vol. 85, p. 257-264.
• 3. Al-Hassani S.T.S., Karmi K., Webb D.C.: Use of FEM in performance assessment of perforated plates subject to general loading conditions. “International Journal Presure Vesels and Piping” 1995, Vol. 64, p. 137-152.
• 4. Andh U., Chavan S., Kulkarni S., Khurd S.: Stress analysis of perforated plates under uniaxial compression using FEA and photoelasticity. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET 2016, Vol. 3 Issue 11, p. 239-244.
• 5. Atanasiu C., Sorohan St.: Displacements and stresses in bending of circular perforated plate. IOP Conference Series: „Materials Science and Engineering” 2016, Vol. 147, p. 1-9.
• 6. Chudzik, A., .Świniarski, J.: Effect of changes in the thickness of a perforated plate of the heat exchanger on its structural stability. „Journal of Theoretical and Applied Mechanics” 2004, Vol. 42 Issue 2, p. 325-334.
• 7. El-Sawy K.M., Nazwy A.A., Mautini M.J.: Elasto-plastic buckling of perforated plates uniaxial compression. „Thin - Walled Structures” 2004, Vol. 42, p. 1083-1101.
• 8. Gasiak G., Ledwoń W.: Analiza numeryczna stanu naprężenia i ugięcia płyt perforowanych obciążonych siłą skupioną. „Górnictwo odkrywkowe” 2014, s. 250-253.
• 9. http://www.gmsystem.pl/femap/.
• 10. Jones D.P.: Finite Element Analysis of Perforated Plates Containing Triangular Penetration Patterns of 5 and 10 Percent Ligament Efficiency. „Journal of Pressure Vessel Technology” 2010, Vol. 97 Issue 3, p. 199-205.
• 11. Ledwoń., Achtelik H.: Experimental Analysis of the State of Stress of the Axisymetric Perforated Plateds Loaded with Hydrostatic Presure. Proceedings of the 13th International Scientific Conference, 2016, p._331-341.
• 12. Ledwoń W.: Numerical Analysis of Stress State and Sag Perforated Plates Loaded Pressure Introduction. „Logistyka” 2014, Vol. 4, p. 9391-9396.
• 13. Marne R.A.: Stress Analysis of a Perforated Plate through Experimental and Computational Meth-ods. „International Engineering Research Journal” (IERJ) 2015, Vol. 1 Issue 6, p. 482-487.
• 14. Minguez J.M., Vogwell J.: Plater with holes under laternal load pressure.”Engineering Failure Analysis” 1998,Vol. 4, p. 299-315.
• 15. Ukadgaonker V.G., Kale P.A.: Finite Element Stress Analysis of Tubesheets Perforated by Circular Holes in Square Pitch Pattern. „Journal of Pressure Vessel Technology” 2008, Vol. 120 Issue , p. 12-16.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).