电除尘器壳体的轻量化设计

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电除尘器是一种重要的除尘设备,广泛用于处理火力发电厂、水泥厂、造纸厂等企业所排放废气,用量很大。电除尘器的应用对于减少大气污染保护生态环境等具有重要的实际意义。电除尘器壳体体积庞大、结构复杂,应用工况条件也很复杂,其结构设计的难度很大。电除尘器壳体设计传统上以经验设计为主,壳体结构参数的选取往往有强烈的保守倾向,这可能造成钢材的严重浪费,也增加了产品成本。本文以电除尘器壳体为对象,运用有限元分析的方法,借助ANSYS软件,对基于经验设计的电除尘器壳体原始结构进行应力、应变分析;以壳体质量最轻为目标,运用 ANSYS软件的优化设计模块,对电除尘器壳体的结构参数进行优化分析,并将分析结果用于实际的电除尘器壳体设计和电除尘器的实际使用之中进行验证,主要研究内容和得出的主要结论如下:  1针对电除尘器壳体的结构特点,对其进行参数化建模,并用 ANSYS软件对电除尘器壳体原始结构进行应力、应变分析,表明基于经验设计的电除尘器壳体原始结构参数设计过于保守。  2在保证电除尘器壳体结构有足够的刚度、强度及稳定性的前提下,以壳体质量最轻为目标,运用 ANSYS软件的优化设计模块,针对电除尘器壳体的侧板和立柱参数进行优化分析。分析实例表明:最大位移出现在顶梁端部,最大的应力出现在气密顶盖和纵向侧板的连接处以及纵向侧板底部横梁和灰斗的连接位置。优化后,电除尘器壳体侧板厚度变薄、立柱 H型钢规格减小,而靠近顶梁纵向侧板顶部位置的加强筋规格增大,使得电除尘器壳体总质量减少31.74吨,减重幅度约为原始方案总质量的8.87%,同时,在应力和位移方面,壳体关键部位的应力值虽然有所增加,但仍在允许范围之内,而壳体整体的应力分布更加均匀,应力集中现象得到改善;壳体最大位移值有所下降,刚度有所提高。  3在多项实际的电除尘器设计任务中开展了壳体的轻量化分析,分析结果用于最终的电除尘器设计和制造,并在用户企业进行了多年运行验证,表明这种轻量化设计可以有效减轻壳体重量,并且保证了电除尘器壳体结构刚度、强度及稳定性。
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