陶瓷水煤漿噴嘴溫度場及熱應(yīng)力有限元分析.pdf

1、噴嘴是水煤漿燃燒器中的關(guān)鍵部件之一,水煤漿噴嘴工作時(shí)一方面要承受煤漿中硬質(zhì)粒子的高速?zèng)_擊,另一方面又要承受高溫環(huán)境和溫度變化帶來的熱沖擊,這種惡劣的工作環(huán)境使得水煤漿噴嘴很容易因磨損或破損而損壞.該文采用有限元法對(duì)陶瓷水煤漿噴嘴溫度場、溫度梯度、熱應(yīng)力及其對(duì)陶瓷噴嘴損壞機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究.根據(jù)水煤漿噴嘴的結(jié)構(gòu)和噴嘴工作情況,建立了水煤漿噴嘴三維穩(wěn)態(tài)溫度場數(shù)學(xué)模型及有限元模型,確定了邊界條件,分析求解得到水煤漿噴嘴的溫度場和溫度梯度場.

2、結(jié)果表明:在水煤漿噴嘴的出口端面存在較大的溫度和溫度梯度,而入口端面的溫度和溫度梯度較小.相同的結(jié)構(gòu)的陶瓷和硬質(zhì)合金水煤漿噴嘴的溫度及溫度梯度最大值相比,陶瓷水煤漿噴嘴的更大.改進(jìn)陶瓷水煤漿噴嘴出口端形狀,使其變成喇叭口,其溫度和溫度梯度的最大值均顯著減小.建立了水煤漿噴嘴三維熱應(yīng)力數(shù)學(xué)模型及有限元模型,求解得到水煤漿噴嘴的熱應(yīng)力及其分布.結(jié)果表明:在水煤漿噴嘴的出口端面熱應(yīng)力值較大,入口端面的熱應(yīng)力值較小,這可很好地解釋為什么在陶瓷水

3、煤漿噴嘴的出口處容易出現(xiàn)破損和脫落現(xiàn)象.相同的結(jié)構(gòu)的陶瓷和硬質(zhì)合金水煤漿噴嘴的最大拉應(yīng)力的值相比,陶瓷水煤漿噴嘴的更大.根據(jù)對(duì)水煤漿噴嘴使用前、后的磨損形貌、噴嘴溫度分布和熱應(yīng)力的分析,得出陶瓷水煤漿噴嘴出口處較大的溫度梯度和熱應(yīng)力是導(dǎo)致其出口處出現(xiàn)破損和脫落的主要原因.硬質(zhì)合金陶瓷水煤漿噴嘴因其強(qiáng)度高,所受的最大熱應(yīng)力小,因此,不會(huì)發(fā)生陶瓷水煤漿噴嘴那樣的破損和脫落.改進(jìn)陶瓷水煤漿噴嘴出口端形狀,使其變成喇叭口,其最大拉應(yīng)力值小于陶瓷