本文關(guān)鍵詞：鍋爐汽包的熱應(yīng)力分析

  更多相關(guān)文章： 鍋爐汽包 有限元 熱態(tài)啟停 應(yīng)力分析 溫度場(chǎng) 低周疲勞

【摘要】：隨著我國(guó)電網(wǎng)容量擴(kuò)大,電負(fù)荷峰谷差也隨之增大。同時(shí),由于水力、風(fēng)力、太陽(yáng)能發(fā)電均屬于可再生能源發(fā)電方式,不宜棄水、棄風(fēng)、棄光調(diào)峰,要求火電機(jī)組必須參與調(diào)峰運(yùn)行。為了適應(yīng)負(fù)荷變化,調(diào)峰機(jī)組處于頻繁變負(fù)荷甚至啟停狀態(tài),汽包要承受交變應(yīng)力作用,所以對(duì)汽包應(yīng)力狀態(tài)的研究具有重要意義。首先,本文根據(jù)大連某電廠汽包實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸建立了汽包完整的有限元模型,并分析了下降管長(zhǎng)度,網(wǎng)格密度對(duì)有限元計(jì)算結(jié)果的影響。其次,介紹了汽包溫度場(chǎng)及應(yīng)力的理論計(jì)算方法和汽包周向溫差的加載方法。并將理論結(jié)果與ANSYS解進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)對(duì)于機(jī)械應(yīng)力、徑向溫差作用下的溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力兩種方法間誤差較小。對(duì)于周向溫差熱應(yīng)力,理論解要比ANSYS解大得多,且對(duì)應(yīng)力性質(zhì)的分析也有偏差。比較了汽包各項(xiàng)應(yīng)力的大小,得到周向溫差熱應(yīng)力大約為徑向溫差熱應(yīng)力的1/7,是機(jī)械應(yīng)力的1/34。并分析了換熱系數(shù)對(duì)汽包徑向溫差和周向溫差的影響。同時(shí),給出ANSYS中汽包溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的求解方法,結(jié)合運(yùn)行規(guī)程給定的以及不同變溫速率的熱態(tài)啟停曲線作為邊界條件,求解了熱態(tài)啟停過(guò)程中汽包瞬態(tài)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)。分析了汽包應(yīng)力場(chǎng)的分布,給出了各項(xiàng)應(yīng)力最大點(diǎn)的位置。并獲得了隨變溫速率改變,汽包溫度場(chǎng)和各項(xiàng)應(yīng)力的變化曲線。得出應(yīng)綜合內(nèi)壓、徑向、周向溫差的大小,來(lái)限制鍋爐的啟停速度。如果這一理論可以被應(yīng)用到實(shí)際調(diào)峰過(guò)程中,將會(huì)極大地改善鍋爐運(yùn)行的靈活性,對(duì)參與調(diào)峰機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。最后,根據(jù)ANSYS的計(jì)算結(jié)果,結(jié)合英國(guó)設(shè)計(jì)疲勞曲線對(duì)一次熱態(tài)啟停汽包的低周疲勞壽命進(jìn)行了計(jì)算。
【關(guān)鍵詞】：鍋爐汽包 有限元 熱態(tài)啟停 應(yīng)力分析 溫度場(chǎng) 低周疲勞
【學(xué)位授予單位】：東北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM621.2
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 課題研究的背景及意義11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題11-15
• 1.2.1 鍋爐汽包的溫度場(chǎng)11-12
• 1.2.2 鍋爐汽包的熱應(yīng)力12-13
• 1.2.3 鍋爐汽包的機(jī)械應(yīng)力13-14
• 1.2.4 鍋爐汽包的總應(yīng)力14
• 1.2.5 鍋爐汽包的疲勞壽命14-15
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 第2章 應(yīng)力分析的理論基礎(chǔ)與汽包模型的建立16-29
• 2.1 應(yīng)力分析的理論基礎(chǔ)16-18
• 2.1.1 溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型16-17
• 2.1.2 彈性力學(xué)基本方程17-18
• 2.2 汽包結(jié)構(gòu)和物性參數(shù)18-20
• 2.3 汽包有限元模型的建立20-28
• 2.3.1 單元的選擇20
• 2.3.2 環(huán)境分離和對(duì)稱性研究20-22
• 2.3.3 汽包模型網(wǎng)格劃分22-23
• 2.3.4 模型的網(wǎng)格收斂性分析23-26
• 2.3.5 下降管外伸長(zhǎng)度的影響26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 汽包應(yīng)力的對(duì)比與分析29-38
• 3.1 汽包內(nèi)壓作用下的機(jī)械應(yīng)力29-31
• 3.1.1 機(jī)械應(yīng)力的理論求解29-30
• 3.1.2 機(jī)械應(yīng)力的數(shù)值模擬30
• 3.1.3 結(jié)果比較30-31
• 3.2 徑向溫差作用下的溫度場(chǎng)與熱應(yīng)力31-34
• 3.2.1 溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力的理論求解31-32
• 3.2.2 溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力的數(shù)值模擬32-33
• 3.2.3 結(jié)果比較33-34
• 3.3 周向溫差產(chǎn)生的熱應(yīng)力34-37
• 3.3.1 熱應(yīng)力的理論求解34
• 3.3.2 熱應(yīng)力的數(shù)值模擬34-36
• 3.3.3 結(jié)果比較36-37
• 3.4 汽包各種應(yīng)力的比較37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 汽包瞬態(tài)應(yīng)力分析及疲勞壽命計(jì)算38-55
• 4.1 瞬態(tài)溫度場(chǎng)38-41
• 4.1.1 換熱系數(shù)對(duì)周向與徑向溫差的影響38-39
• 4.1.2 汽包溫度邊界條件與初始條件39-40
• 4.1.3 溫度場(chǎng)分析40-41
• 4.2 瞬態(tài)熱應(yīng)力41-43
• 4.3 瞬態(tài)機(jī)械應(yīng)力43-44
• 4.3.1 應(yīng)力邊界條件43
• 4.3.2 機(jī)械應(yīng)力分析43-44
• 4.4 瞬態(tài)總應(yīng)力44-48
• 4.4.1 只有徑向溫差與內(nèi)壓作用45-46
• 4.4.2 只有周向溫差與內(nèi)壓作用46-48
• 4.5 強(qiáng)度校核48-50
• 4.6 鍋爐汽包疲勞壽命的計(jì)算50-53
• 4.6.1 汽包的主要失效形式分析50-51
• 4.6.2 汽包疲勞壽命的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)51
• 4.6.3 一次熱態(tài)啟停汽包疲勞壽命的計(jì)算51-53
• 4.7 本章小結(jié)53-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 附錄60-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75-76
• 致謝76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：830075