增壓鍋爐汽包應(yīng)力有限元分析.pdf

1、船用增壓鍋爐是利用渦輪增壓機(jī)組的壓氣機(jī)替代汽輪機(jī)鼓風(fēng)機(jī)向鍋爐爐膛輸送具有一定壓力和溫度助燃空氣的鍋爐。汽包是鍋爐中重要的受壓元件，它連接上升管與下降管組成自然循環(huán)回路，同時(shí)接受省煤器來的給水，還向過熱器輸送飽和蒸汽，它是加熱、蒸發(fā)、過熱這三個(gè)過程的連接點(diǎn)。汽包運(yùn)行工況極其復(fù)雜，不僅要承受內(nèi)部較高的壓力，還要承受冷、熱態(tài)啟停及變負(fù)荷時(shí)的循環(huán)機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，這些交變應(yīng)力很容易產(chǎn)生疲勞破壞。因此，對(duì)鍋爐汽包展開應(yīng)力分析，得出增壓鍋爐汽包穩(wěn)態(tài)

2、及啟動(dòng)工況下應(yīng)力的變化規(guī)律，為增壓鍋爐最優(yōu)啟動(dòng)方案提供一定的理論支持，理論和實(shí)際意義重大。 運(yùn)用ANSYS軟件建立了某增壓鍋爐汽包孔的三維模型，對(duì)汽包內(nèi)壓應(yīng)力、熱應(yīng)力以及總應(yīng)力分布進(jìn)行三維有限元數(shù)值模擬分析。模擬得出了6.5MPa壓力下的穩(wěn)態(tài)內(nèi)壓機(jī)械應(yīng)力以及壓力從常壓增加到6.5MPa時(shí)的瞬態(tài)應(yīng)力，上下汽包壁溫差相差52℃和78℃的穩(wěn)態(tài)熱應(yīng)力和從常溫增加到兩種溫度工況下的瞬態(tài)熱應(yīng)力。最后計(jì)算出壓力以及不同溫度共同作用下的穩(wěn)態(tài)總應(yīng)

3、力和不同啟動(dòng)方案下的瞬態(tài)總應(yīng)力。得到了汽包的應(yīng)力集中狀況，并根據(jù)應(yīng)力值和材料特性對(duì)汽包進(jìn)行了強(qiáng)度評(píng)定，為汽包的安全運(yùn)行和設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 模擬結(jié)果表明：此型增壓鍋爐內(nèi)壓最大應(yīng)力值是在汽包孔沿軸向截面的內(nèi)點(diǎn)(通常所說的A點(diǎn))，跟壓力值大小成正比；而熱應(yīng)力值分布相對(duì)復(fù)雜，在水汽交接面較大一點(diǎn)，與上下汽包溫差成正比?？倯?yīng)力是內(nèi)壓應(yīng)力和熱應(yīng)力的矢量和，在A點(diǎn)總應(yīng)力值比機(jī)械應(yīng)力小，這說明適當(dāng)大小的熱應(yīng)力對(duì)內(nèi)壓應(yīng)力有削弱作用，而在孔區(qū)的汽包