小型增壓鍋爐鍋筒熱應(yīng)力計(jì)算分析.pdf

1、鍋筒是增壓鍋爐中重要的受壓部件之一,增壓鍋爐較快的啟停及變負(fù)荷工作時(shí),產(chǎn)生的交變機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力會(huì)使鍋筒金屬材料產(chǎn)生的疲勞損傷增大,縮短鍋筒的使用壽命。增壓鍋爐鍋筒的結(jié)構(gòu)和受熱情況復(fù)雜,目前國(guó)內(nèi)外對(duì)增壓鍋爐鍋筒溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)的研究比較少,傳統(tǒng)的電站鍋爐鍋筒溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)算法并不適用于增壓鍋爐。本文的目的就是尋求一種適用于增壓鍋爐鍋筒的溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算方法,并編制相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序,以監(jiān)測(cè)增壓鍋爐運(yùn)行過(guò)程中鍋筒溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)的變化

2、情況,指導(dǎo)增壓鍋爐的安全運(yùn)行。
　　本文以哈爾濱工程大學(xué)SZS(Z)1.5-1.27/350-Y小型增壓試驗(yàn)鍋爐鍋筒為研究對(duì)象,建立了鍋筒內(nèi)外壁溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了鍋筒內(nèi)外壁的溫度分布規(guī)律,結(jié)果表明外壁軸向溫差和內(nèi)壁周向溫差較小,外壁周向溫差和內(nèi)外壁溫差較大,因此在計(jì)算熱應(yīng)力時(shí),外壁軸向溫差和內(nèi)壁周向溫差可以忽略。將增壓鍋爐鍋筒簡(jiǎn)化為二維模型,將導(dǎo)熱問(wèn)題的直接解法和反推解法相結(jié)合來(lái)求解鍋筒的溫度場(chǎng),通過(guò)正反問(wèn)題的耦合,

3、解決了單獨(dú)采用反推解法或者直接解法不能實(shí)現(xiàn)求解整個(gè)鍋筒溫度場(chǎng)的問(wèn)題,并用FORTRAN和C++語(yǔ)言編寫了鍋筒溫度場(chǎng)計(jì)算程序。
　　本文使用ANSYS軟件對(duì)鍋筒穩(wěn)態(tài)機(jī)械應(yīng)力場(chǎng)、熱應(yīng)力場(chǎng)和總應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,找出了最大應(yīng)力值點(diǎn)出現(xiàn)的位置,得到了鍋筒的應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律,計(jì)算出了理論機(jī)械應(yīng)力集中系數(shù)kp=3.82和熱應(yīng)力集中系數(shù)2.12Tk?,結(jié)果表明美國(guó)ASME標(biāo)準(zhǔn)推薦的應(yīng)力集中系數(shù)偏于保守,并對(duì)此進(jìn)行了修正。對(duì)鍋筒接管區(qū)域進(jìn)行了應(yīng)力