小型增壓鍋爐鍋筒熱應(yīng)力計算分析.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,產(chǎn)生的交變機械應(yīng)力和熱應(yīng)力會使鍋筒金屬材料產(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,目前國內(nèi)外對增壓鍋爐鍋筒溫度場和熱應(yīng)力場的研究比較少,傳統(tǒng)的電站鍋爐鍋筒溫度場和熱應(yīng)力場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和熱應(yīng)力場計算方法,并編制相應(yīng)的計算機程序,以監(jiān)測增壓鍋爐運行過程中鍋筒溫度場和熱應(yīng)力場的變化

2、情況,指導(dǎo)增壓鍋爐的安全運行。
　　本文以哈爾濱工程大學(xué)SZS(Z)1.5-1.27/350-Y小型增壓試驗鍋爐鍋筒為研究對象,建立了鍋筒內(nèi)外壁溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),通過實驗得到了鍋筒內(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,因此在計算熱應(yīng)力時,外壁軸向溫差和內(nèi)壁周向溫差可以忽略。將增壓鍋爐鍋筒簡化為二維模型,將導(dǎo)熱問題的直接解法和反推解法相結(jié)合來求解鍋筒的溫度場,通過正反問題的耦合,

3、解決了單獨采用反推解法或者直接解法不能實現(xiàn)求解整個鍋筒溫度場的問題,并用FORTRAN和C++語言編寫了鍋筒溫度場計算程序。
　　本文使用ANSYS軟件對鍋筒穩(wěn)態(tài)機械應(yīng)力場、熱應(yīng)力場和總應(yīng)力場進行了數(shù)值模擬,找出了最大應(yīng)力值點出現(xiàn)的位置,得到了鍋筒的應(yīng)力場分布規(guī)律,計算出了理論機械應(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ASME標(biāo)準(zhǔn)推薦的應(yīng)力集中系數(shù)偏于保守,并對此進行了修正。對鍋筒接管區(qū)域進行了應(yīng)力