基于ANSYS的工業(yè)鍋爐過熱器管剩余壽命的預(yù)測及影響因素分析.pdf

1、鍋爐是國民經(jīng)濟(jì)中重要的熱能供應(yīng)設(shè)備，電力、機(jī)械、冶金、化工、紡織、造紙、食品等行業(yè)，工業(yè)和民用采暖都需要使用鍋爐供給大量的熱能。工業(yè)鍋爐在使用過程中，鍋爐“四管”為鍋爐失效的主要原因。其中，“四管”中的過熱器管工作環(huán)境十分惡劣，它是鍋爐中最薄弱的部件。過熱器管除不僅承受劇烈的溫度變化，交變熱應(yīng)力和大幅度變動的負(fù)荷，還受到管內(nèi)外流體的腐蝕和沖刷，造成管壁減薄，導(dǎo)致容易發(fā)生熱疲勞失效。為提高鍋爐的使用安全性和可靠性，很有必要對過熱器管的剩余

2、壽命進(jìn)行研究。本文提出采用有限元分析和斷裂力學(xué)理論相結(jié)合的方法來分析過熱器的壽命，不僅為過熱器管剩余壽命的研究提供一種新的研究方式，提出的理論方法可以分析不同類型的受熱管件，應(yīng)用范圍廣泛，而且避免大量實(shí)驗(yàn)造成的成本增加，節(jié)省鍋爐設(shè)計(jì)的時間。
　　本文先采用ANSYS軟件的熱流固耦合模塊對過熱器管進(jìn)行有限元分析，介紹了耦合分析過程中所涉及到的理論知識，并建立過熱器管的本構(gòu)方程;其次，根據(jù)過熱器管的工作環(huán)境，分析了過熱器管的失效方式，

3、并重點(diǎn)研究了其壽命損耗的機(jī)理，從而得到適合于過熱器管的金屬材料;再針對過熱器管薄弱彎管段建立簡化模型，先在FLUENT模塊中分析過熱器管、蒸汽和煙氣的流場、溫度場和壓力場情況，再以熱載荷耦合傳遞方式，對過熱器管進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析，得到過熱器管上危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力值;最后，根據(jù)過熱器管的實(shí)際工作環(huán)境，考慮腐蝕加速效應(yīng)，選擇斷裂力學(xué)公式與有限元分析的應(yīng)力值相結(jié)合，從而求得各危險(xiǎn)點(diǎn)的剩余壽命，并考慮不同因素對其的影響，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。