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锅筒与管束的有限元分析

2023-08-01 21:33阅读:
编辑:杭州那泰科技 www.nataid.com
锅筒与管束的有限元分析
有限元分析对于端部的等效载荷可采用文献中的公式计算,本研究仅给出计算结果。详细的机械载荷数值及确定依据如表所示,表中载荷位置对应图中所划分的区域。
热载荷作用在锅筒与管束的内壁和外壁上。为了得到准确的壁温数据,在锅筒内壁及外壁保温层区域分别安装了10支和12支热电偶,热电偶的位置如图所示。
对于安装热电偶的区域,可以根据实测数据确定其热载荷数值。其它区域热载荷的确定方式则需要根据其所处的物理环境和换热方式综合考虑。锅筒内壁各区域按照实测数据加载第一类边界条件。外壁AB与在夹层内流动的空气进行对流换热。根据空气在夹层中的流动与换热特点,可以按照公式计算空气与壁面的对流换热系数。
外壁BCFGHI段对应炉墙,可以认为此类区域近似绝热。GH段对应区域沿锅筒长度方向一小部分布置对流管束,大部分区域布置列管式过热器和经济器,且锅筒下部敷设保温材料,因此该区域热边界可简化为绝热。
外壁CDEF段与炉膛烟气进行对流换热,该区域热边界层的发展不受干扰和阻碍,因此可采用大空间自然对流传热关联式计算烟气与壁面的对流换热系数。位于DE段的锅筒外壁主要受到炉膛火焰辐射,参考测试数据,假定此处内外壁温度相差20。考虑到温度的连续性,将计算出的CDDEEF各段温度数值拟合成随坐标变化的函数。对管束内壁施加工质的饱和温度,对管束外壁按其所在的区域施加温度载荷。详细的载荷数值如表所示。
为了保证模型中X向和Y向力的自平衡,并且不会对应力最大值的位置产生影响,在远离管板区域的锅筒上壁选择6个点,分别施加X向和Y向约束。
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