管壳式换热器是应用广泛的化工换热设备,管板是管壳式换热器中最重要的部件之一,它承受着温度载荷与机械载荷,情况复杂。国内外在对管板的设计和分析上做出了很大的成就,提出了许多切合实际的理论,但是又有一些不足。本文运用ANSYS软件对管板模型在各种工况下进行应力分析,找出最危险工况,有利于管板的结构设计,为管板安全性提供参考。本论文建立了管壳式换热器管板的三维实体有限元模型;分析了管板模型在对流换热条件下的温度场分布规律:管板大部分的厚度上温度介于流经该处换热管的管程流体与壳程流体温度之间,只在管板靠近壳程流体一侧很薄的一层管板材料内温度才接近该处附近壳程流体温度。这就是ASME规范中“表皮效应”理论。本论文还对管板模型在受到管程压力、壳程压力、温度载荷分别单独作用和联合作用的瞬态工况以及共同作用下工况进行了应力强度分析和评定。验证表明,管板在各种工况下应力强度评定符合强度设计安全标准。应力强度分析还表明,此管板的最危险工况不是发生在管程压力、壳程压力和温度载荷同时作用的正常操作工况下,而是发生在壳程压力和温度载荷同时作用的瞬态工况下。通过分析得知,管板的最初设计是安全且保守的,在原来的基础上还可以减薄。论文还对管板在减薄后进行应力分析和验证,验证了管板减薄10%后的安全性。