氧化层厚度对高温受热面温度和应力分布影响的研究

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随着经济的不断发展，新投产的机组逐渐地向大容量、高参数的方向发展。机组采用高参数后对管道的金属材质提出了更高的要求，主要表现为会属的许用温度及抗氧化温度的提高。运行温度的升高使锅炉高温受热面管道的蒸汽侧氧化问题同益受到关注。因此，本文针对蒸汽侧氧化层对高温受热面温度和应力分布的影响进行了研究，以期对管道的设计和实际应用中锅炉的操作与维护提出合理建议，有利于提高机组运行的安全和可靠性。
　　文中建立了带有蒸汽侧氧化层的管道的数值分析模型，并对各部分的换热过程进行了详细分析，在计算得出换热工质在不同温度下的物性参数后，运用经验公式的推导确定了管道内外壁面在不同的给定工况下的换热边界条件。结合ANSYS有限元分析的方法，对锅炉高温对流受热管道的传热过程进行了计算，并得出了在不同的管道尺寸，蒸汽流量，蒸汽温度，蒸汽压力以及烟气温度时，管道的外壁面，氧化层/基体界面以及氧化层/蒸汽界面的温度随氧化层厚度的变化情况；最后分析计算了管壁内的热-应力耦合场，得出了蒸汽温度和烟气温度扰动下管道内的温度和应力响应情况。
　　通过文中分析发现氧化层的存在大大影响管道的传热性能，且氧化层的增厚使得管壁基体厚度减薄，使得应力增大。对管道壁温影响的各因素中蒸汽流量变化的影响最为剧烈，因此需要在运行中进行重点监测。管径对传热性能的影响主要体现在壁厚方面，管壁厚度越大则壁面温度越高。相同的扰动幅度下，蒸汽温度的变化对管道各个界面温度和等效应力的影响远大于烟气温度扰动。因此管材的选择和实际运行中均需要综合考虑壁温和应力的安全，从而提高锅炉运行的安全性。

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作者
徐婷婷;
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作者单位

华北电力大学;

华北电力大学(北京);

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授予单位华北电力大学;华北电力大学(北京);
学科动力工程及工程热物理;热能工程
授予学位硕士
导师姓名徐鸿;
年度 2011
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TK27;
关键词
蒸汽侧氧化层; 高温受热面温度; 应力分布;

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