連續(xù)式石墨化爐結(jié)構(gòu)熱應力分析與優(yōu)化設計.pdf

1、本文所研究的連續(xù)式石墨化電爐是一種新爐型，與傳統(tǒng)的石墨化爐相比，連續(xù)式石墨化爐具有能耗低、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。新型連續(xù)式石墨化爐最大的特點是冷卻器的設計。由于冷卻器需要對3000℃的物料進行強制冷卻。因此，需要冷卻器能夠承受很高的熱應力。冷卻器的壽命直接關系到整個石墨化爐的壽命，本文主要分析影響石墨化爐失效的主要因素，并進行優(yōu)化設計。
　　冷卻器主要分三個區(qū)段，分別由三個獨立的冷卻系統(tǒng)組成，每個區(qū)段都包括多組

2、冷卻水管，實際生產(chǎn)中，連續(xù)式石墨化爐的破壞主要發(fā)生在第一區(qū)段即冷卻器入口處。在這些區(qū)域冷卻器內(nèi)外壁溫差最大，內(nèi)外壁存在很高的溫度梯度，難以避免要產(chǎn)生熱應力。因此，本文主要分析冷卻器入口處及第一區(qū)段冷卻水管的溫度場及應力場，并分析影響熱應力的主要參數(shù)。分析結(jié)果對今后冷卻器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計、制造、維修和提高使用壽命具有非常重要的意義。
　　根據(jù)冷卻器結(jié)構(gòu)具有軸對稱性，建立簡化二維有限元模型，結(jié)合試驗與設計要求按照傳熱學理論計算冷卻器內(nèi)外壁

3、溫度，使用有限元分析軟件ANSYS進行溫度場及應力場的分析。分析過程中分別對比固定參數(shù)與變參數(shù)對分析結(jié)果的影響，保證分析數(shù)據(jù)更接近實際，具有更高的計算精度。
　　結(jié)合有限元分析結(jié)果，找到影響熱應力最大的因素及熱應力最大部位，并結(jié)合實際，提出了合理的優(yōu)化設計方案，同時重新建立有限元模型進行分析對比，分析結(jié)果顯示，優(yōu)化結(jié)構(gòu)很好的降低了上下拐角的熱應力。本項目的研究成果對提高整個連續(xù)式石墨化爐的壽命、連續(xù)式石墨化爐冷卻器的設計水平以及冷