增壓鍋爐用SiC耐火磚墻的工程熱分析.pdf

1、增壓鍋爐作為艦船上常用的動(dòng)力裝置，具有高效率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。增壓鍋爐耐火磚墻的材料及結(jié)構(gòu)對(duì)增壓鍋爐的性能有重大影響。由于爐墻各構(gòu)件在結(jié)構(gòu)上相互約束而自由熱膨脹系數(shù)各不相同，溫度變化將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生熱應(yīng)力。過(guò)大的熱應(yīng)力會(huì)造成爐墻組件的損壞，進(jìn)而影響鍋爐主體的破壞。因此開(kāi)展對(duì)增壓鍋爐耐火磚墻的相關(guān)研究工作，對(duì)保證爐墻安全防止鍋爐損壞具有重要意義，同時(shí)對(duì)于整個(gè)艦船的動(dòng)力裝置經(jīng)濟(jì)性和可靠性的提高也起到重要作用。
　　本文以某實(shí)際艦用增壓鍋

2、爐碳化硅耐火磚墻為研究對(duì)象，運(yùn)用傳熱學(xué)及有限單元法原理，并結(jié)合所測(cè)定碳化硅耐火磚的熱物理性能參數(shù)，建立了增壓鍋爐耐火磚墻結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體有限元模型；仿真模擬了增壓鍋爐在幾種線性及非線性啟動(dòng)模式、不同升溫速率以及不同散熱降溫條件下的瞬態(tài)溫度場(chǎng)分布，獲得了爐墻各構(gòu)件在對(duì)應(yīng)工況下溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化規(guī)律，并對(duì)不同工況下得到的爐墻典型構(gòu)件的溫度進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　在增壓鍋爐耐火磚墻熱應(yīng)力分析方面，本文利用爐墻瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析結(jié)果進(jìn)行了熱應(yīng)力計(jì)

3、算，得出爐墻結(jié)構(gòu)在各種工況下最大瞬態(tài)熱應(yīng)力隨時(shí)間的變化規(guī)律。對(duì)增壓鍋爐從啟動(dòng)到達(dá)穩(wěn)態(tài)過(guò)程中，爐墻的熱變形和膨脹量進(jìn)行了計(jì)算分析，并分析了碳化硅耐火磚的熱物理性能參數(shù)對(duì)爐墻溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的影響規(guī)律。研究結(jié)果為爐墻設(shè)計(jì)及碳化硅磚的研制提供了指導(dǎo)和參考規(guī)范。
　　通過(guò)理論仿真計(jì)算得到如下主要結(jié)論：增壓鍋爐在啟動(dòng)過(guò)程中，升溫速率越快，結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的最大熱應(yīng)力也越大，爐墻外側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)不同工況啟動(dòng)過(guò)程下結(jié)構(gòu)最大瞬態(tài)熱應(yīng)力值影響很小；降溫過(guò)