換熱器應(yīng)力分析翻譯

1、高溫?fù)Q熱器的內(nèi)翅片刺刀管的應(yīng)力分析高溫?fù)Q熱器的內(nèi)翅片刺刀管的應(yīng)力分析在本文中，提出了用于高溫?fù)Q熱器的熱應(yīng)力和內(nèi)翅片管。內(nèi)翅片管是由傳統(tǒng)的刺刀管發(fā)展而來，其縱向滑動(dòng)翅片被建議焊接在外管的內(nèi)表面，這樣提高傳熱性能。然而，觀察到沿軸向和徑向方向的溫度梯度明顯。雖然刺刀結(jié)構(gòu)降低應(yīng)力的潛力很大，但由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)變化的內(nèi)翅片和外管關(guān)節(jié)處，產(chǎn)生大應(yīng)力的地方仍然是內(nèi)翅片與內(nèi)管接頭。因此，不建議內(nèi)翅片與內(nèi)管焊接在一起，這樣他們可以自由膨脹或收縮而不互相影

2、響。在比較應(yīng)力和熱傳遞性能的內(nèi)管和內(nèi)翅片之間的間隙的效果。結(jié)果表明，它們之間的間隙應(yīng)小于1毫米和6毫米，刺刀管環(huán)的高度根據(jù)耦合考慮傳熱和受力性能。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：高溫?fù)Q熱器、刺刀管、內(nèi)翅片、熱應(yīng)力1.1.介紹介紹隨著能源變得越來越少見，許多高效的電力推進(jìn)系統(tǒng)和替代能源的使用已被不同的熱力學(xué)循環(huán)開發(fā)，如制氫（SEI）的熱化學(xué)循環(huán)，超高溫反應(yīng)堆（VHTR）和外燃聯(lián)合循環(huán)（EFCC）。他們的一個(gè)共同的特點(diǎn)是在溫度高達(dá)900℃的非常高的溫度下運(yùn)

3、行的高溫?zé)峤粨Q器，它帶來一個(gè)很大的挑戰(zhàn)（高溫?fù)Q熱器），即提高總效率的關(guān)鍵要素。低溫環(huán)境下，流體的流動(dòng)和傳熱也是換熱器結(jié)垢性能的主要問題[15]。然而，在高溫?fù)Q熱器需要耐高溫所以熱應(yīng)力和變形很嚴(yán)重。事實(shí)上，在一定范圍內(nèi)的熱應(yīng)力和變形已經(jīng)被許多學(xué)者認(rèn)可。伊凡和查普曼[6]對(duì)比了再生和恢復(fù)系統(tǒng)的輻射管的熱應(yīng)力。結(jié)果表明，由于軸向溫度梯度的非線性分布在沿管的長(zhǎng)度方向換熱系統(tǒng)的輻射管的熱應(yīng)力明顯，而由于軸向溫度梯度相對(duì)線性分布在沿管的長(zhǎng)度方向換熱

4、系統(tǒng)的輻射管的熱應(yīng)力小。他們[7]還研究了軸的作用，周對(duì)輻射管的熱應(yīng)力和徑向溫度分布。結(jié)果表明，軸向溫度梯度熱點(diǎn)是熱應(yīng)力的主要來源。肖特費(fèi)德科等人[8]，研究了陶瓷板翅式換熱器穩(wěn)態(tài)和緊急操作條件下的熱機(jī)械完整性EFCC。在支管部分出現(xiàn)最大應(yīng)力，同時(shí)可插入支撐片以減少最大應(yīng)力。PRA等人[9]，分析了熱應(yīng)力與流體動(dòng)力學(xué)和有限元方法耦合的模塊化高溫反應(yīng)器的緊湊式換熱器性能和力學(xué)，結(jié)果表明，在外側(cè)面上的魚骨頭部分和外固體金屬之間的熱入口附近觀

5、察到大的應(yīng)力變化。川島等人[10]，討論了板和徑向方向[36]存在的大溫度梯度。在以前的研究[3132]提出的可用于高溫環(huán)境下高達(dá)9000C的流體流動(dòng)和傳熱性能的刺刀管是目前的內(nèi)翅片管的前身。本研究的目的是建立一個(gè)縮小尺寸的模型來研究高溫工況下的應(yīng)力和變形分布結(jié)構(gòu)。此外，本研究綜合分析應(yīng)力和熱傳遞性能，開發(fā)一個(gè)可靠和更高效的換熱結(jié)構(gòu)的目的。2.2.物理和數(shù)值模型物理和數(shù)值模型內(nèi)翅片管是圖1中所示的刺刀。傳統(tǒng)的刺刀管由兩個(gè)同心的內(nèi)管和外管

6、組成。內(nèi)管為兩端開口，外管只有在一端是開放的。冷流體從內(nèi)管進(jìn)入和從環(huán)形部分流出，或反之亦然。熱流體從環(huán)形流入外管的外表面而加熱冷流體。為了提高傳熱性能，提出了焊接在外管的內(nèi)表面有縱圖1內(nèi)翅片刺刀管示意圖向平直。橫截面呈現(xiàn)在圖2和基線設(shè)計(jì)相應(yīng)的幾何參數(shù)見表1。翅片管的材料是高溫合金Inconel625。Inconel625材料的性能列于表2。材料的性能是各向同性的溫度依賴性。由于在橫截面的幾何對(duì)稱性，半波長(zhǎng)領(lǐng)域作為計(jì)算域，如圖3所示。對(duì)于