本文關(guān)鍵詞：蜂窩陶瓷蓄熱體熱震力學(xué)性能的研究

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【摘要】：低濃度煤礦瓦斯是與煤炭相伴生的優(yōu)質(zhì)潔凈能源,因其濃度低、產(chǎn)值小的特點(diǎn),許多煤礦企業(yè)采取了抽取排空的處理方式,這種方式會(huì)對(duì)地球產(chǎn)生較大的溫室效應(yīng)。熱逆流氧化技術(shù)是使低濃度煤礦瓦斯資源化的一種重要技術(shù)手段。蜂窩陶瓷蓄熱體作為熱逆氧化技術(shù)核心裝置中重要的組成部件,研究其熱震力學(xué)指標(biāo)、應(yīng)力變化規(guī)律,對(duì)提高陶瓷的抗熱震性和延長(zhǎng)蓄熱工件的使用壽命提供理論依據(jù)。首先,本文實(shí)驗(yàn)研究了陶瓷蓄熱材料的熱震力學(xué)性能指標(biāo)的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)分兩部分:一采用空冷法對(duì)莫來(lái)石質(zhì)陶瓷試件進(jìn)行了熱震實(shí)驗(yàn)(分為一次熱沖擊實(shí)驗(yàn)和熱疲勞實(shí)驗(yàn));二采用超聲波法,進(jìn)行了彈性模量、剪切模量和泊松比的測(cè)定實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在一次熱沖擊實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,熱沖擊溫差越大,彈性模量的值下降趨勢(shì)越明顯;在熱沖擊疲勞實(shí)驗(yàn)中,同一循環(huán)次數(shù)下,熱沖擊溫差越大,彈性模量值越小;剪切模量具有同超聲橫波波速的變化規(guī)律的一致性;泊松比在多次熱沖擊循環(huán)作用下,熱沖擊溫差越大,泊松比的值波動(dòng)越大。其次,本文模擬了實(shí)際冷熱流體交變流動(dòng)的工況下,普通方孔蜂窩陶瓷蓄熱體的溫度場(chǎng)及其應(yīng)力場(chǎng)變化規(guī)律。溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果表明:普通方孔陶瓷蓄熱體的溫度變化為周期性上升趨勢(shì),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,其溫度值穩(wěn)定。應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算結(jié)果表明:升溫階段的不同時(shí)刻和格孔的不同位置,其熱應(yīng)力值各不相同;在蓄熱體的升溫過(guò)程中,以普通正方形蓄熱體格孔的溫度呈周期性穩(wěn)定時(shí)的熱應(yīng)力最大,且最大值在靠近角點(diǎn)的E線上的高溫?zé)煔馊肟谖恢锰帯?br/> 【關(guān)鍵詞】：蜂窩陶瓷蓄熱體 超聲檢測(cè) 脈沖回波法 瞬態(tài)溫度場(chǎng) 瞬態(tài)熱應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD712.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題背景及意義10-12
• 1.2 蓄熱體的發(fā)展過(guò)程及研究方向12-15
• 1.2.1 蓄熱體的發(fā)展12-13
• 1.2.2 針對(duì)蜂窩陶瓷蓄熱體的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 蓄熱材料的抗熱震性14-15
• 1.3 本課題研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線15-16
• 第二章 陶瓷蓄熱材料熱震力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)研究16-36
• 2.1 超聲波測(cè)量理論基礎(chǔ)16-19
• 2.1.1 超聲波及其特性16-17
• 2.1.2 超聲法測(cè)量材料力學(xué)性能指標(biāo)17-19
• 2.2 超聲應(yīng)用及脈沖回波法19-23
• 2.2.1 超聲應(yīng)用分類及檢測(cè)常用方法19-22
• 2.2.2 多次底面回波法的使用儀器及工作原理22-23
• 2.3 試件制備和熱震實(shí)驗(yàn)23-25
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)材料及試件制備23-24
• 2.3.2 熱震實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及其過(guò)程24-25
• 2.4 莫來(lái)石質(zhì)陶瓷試件的聲速和密度測(cè)量及實(shí)驗(yàn)結(jié)果25-31
• 2.4.1 超聲波速和密度的測(cè)量25-28
• 2.4.2 熱疲勞下的波速測(cè)量數(shù)據(jù)28-29
• 2.4.3 熱疲勞下的橫波和縱波波速變化曲線29-30
• 2.4.4 熱疲勞下的密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析30-31
• 2.5 陶瓷蓄熱材料物理力學(xué)性能參數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果31-34
• 2.5.1 蓄熱材料的物理力學(xué)特性參數(shù)的計(jì)算31
• 2.5.2 熱震實(shí)驗(yàn)中的彈性模量變化規(guī)律31-33
• 2.5.3 熱疲勞下的剪切模量變化規(guī)律33
• 2.5.4 熱疲勞下的泊松比變化規(guī)律33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-36
• 第三章 交變工況下蜂窩陶瓷的瞬態(tài)溫度場(chǎng)研究36-48
• 3.1 仿真軟件—CFD軟件介紹36-40
• 3.1.1 CFX軟件應(yīng)用理論—FVM法37-40
• 3.1.2 CFX軟件解決問(wèn)題的步驟40
• 3.2 計(jì)算模型及網(wǎng)格劃分40-42
• 3.2.1 計(jì)算模型的確定40-41
• 3.2.2 模型網(wǎng)格劃分41-42
• 3.3 蓄熱體傳熱控制方程組及其邊界條件設(shè)定42-43
• 3.3.1 傳熱控制方程組42-43
• 3.3.2 傳熱邊界條件43
• 3.4 方孔蜂窩陶瓷蓄熱體的溫度場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果43-45
• 3.4.1 蜂窩陶瓷蓄熱體的橫向截面溫度云圖43-45
• 3.4.2 蜂窩陶瓷蓄熱體的縱向截面溫度云圖45
• 3.5 方孔蜂窩陶瓷蓄熱體的瞬態(tài)溫度場(chǎng)45-46
• 3.6 兩入口端處的溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律46-47
• 3.7 本章小結(jié)47-48
• 第四章 交變工況下蜂窩陶瓷的瞬態(tài)熱應(yīng)力研究48-59
• 4.1 有限元分析方法理論及應(yīng)用48-51
• 4.1.1 熱應(yīng)力有限元理論49-50
• 4.1.2 流體到固體的單向耦合50-51
• 4.1.3 ANSYS軟件分析的主要步驟51
• 4.2 方孔陶瓷蓄熱體的熱應(yīng)力計(jì)算位置確定及約束條件51-53
• 4.2.1 蓄熱體的熱應(yīng)力計(jì)算位置確定51-52
• 4.2.2 蓄熱體約束條件及邊界設(shè)定52-53
• 4.3 方孔陶瓷蓄熱格孔模型的不同位置其熱應(yīng)力變化規(guī)律53-58
• 4.3.1 蓄熱體格孔壁面中點(diǎn)A線處和B線處的應(yīng)力變化53-55
• 4.3.2 蓄熱體格孔拐角C線處和D線處的應(yīng)力變化55-56
• 4.3.3 靠近角點(diǎn)E線處因結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的熱應(yīng)力56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第五章 全文總結(jié)與展望59-61
• 5.1 全文總結(jié)59
• 5.2 工作展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 在讀期間公開(kāi)發(fā)表的論文65-66
• 致謝66

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