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船用锅炉过热器管束胀口应力应变分析

作　者: 马毅
导　师: 宋福元
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 热能工程
关键词: 过热器 胀接接头 有限元 胀口渗漏
分类号: TQ051.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


蒸汽过热器是船用锅炉的重要组成部分之一,在整个蒸汽动力装置中占有极其重要的地位。过热器的作用是将汽包中产生的饱和蒸汽进一步加热成更高温度的过热蒸汽以满足船舶航行的需求。过热器的换热管与集箱管板通常采用胀接方式连接,有时在运行过程中会出现胀口渗漏的现象。本文为找出过热器管束胀口渗漏原因,进行了以下研究：1.在综合了国内外大量文献资料的基础上,采用ANSYS大型有限元分析软件,经过适当简化,建立了船用锅炉过热器集箱与换热管的单管胀接接头三维有限元分析模型。通过弹塑性有限元分析,考察12Cr1MoVg、1Cr19Ni11Nb、GH984三种常用过热器管材与集箱的冷态胀接性能。分析结果表明：三种材料与集箱的冷态胀接性能良好,管板开槽后可以提高接头的密封性及连接强度,管板开两个槽即可获得较好的胀接性能。2.对接头在高温工作条件下的密封性能进行了研究,结果表明：以1Cr19Ni11Nb做过热器管材,接头在降温过程中将发生渗漏；对12Cr1MoVg和GH984做管材的接头在循环温度及压力载荷作用下的密封性能做了分析,加载次数对接头密封性的影响较小,温度对接头密封性影响较大。3.接头经启动停炉后残余接触压力下降,胀口渗漏主要是受管子与管板材料膨胀系数差值的影响,为此本文对管子与管板材料膨胀系数差值做了不同情况的探讨,当管子热膨胀系数高于管板时,接头在降温过程中将可能发生渗漏；当管子比管板热膨胀系数低时,接头有可能在升温过程中发生渗漏。通过以上研究,为防止过热器胀口渗漏提出了一些建议,对工程应用具有一定的指导作用。

全文目录


摘要  5-6ABSTRACT  6-10第1章 绪论  10-18  1.1 概述  10  1.2 过热器管子管板连接方式简介  10-12  1.3 胀接技术研究现状  12-16    1.3.1 国外对胀接技术的研究  12-13    1.3.2 国内对胀接技术的研究  13-16  1.4 本文的研究目的及工作内容  16-18    1.4.1 本文的研究目的  16    1.4.2 本文的工作内容  16-18第2章 有限元方法理论基础  18-26  2.1 有限元方法简介  18-19  2.2 弹塑性有限元分析理论基础  19-23    2.2.1 弹性力学基本方程  19-21    2.2.2 弹塑性分析的理论基础  21-23  2.3 热应力基本概念  23-24  2.4 热弹性力学的基本关系式  24-25  2.5 本章小结  25-26第3章 胀接接头模型的建立  26-36  3.1 单管胀接接头几何模型  26-28    3.1.1 模型范围的选取  26-27    3.1.2 接头几何结构尺寸  27-28  3.2 胀接接头三维有限元模型的建立  28-33    3.2.1 单元类型的选择与介绍  28-31    3.2.2 有限元模型及网格划分  31-33  3.3 管子与管板的材料属性  33-35  3.4 本章小结  35-36第4章 管子与管板冷态胀接性能分析  36-60  4.1 胀接分析时载荷的确定及边界条件  36-41    4.1.1 模拟计算时的简化假设  36-37    4.1.2 边界条件  37    4.1.3 载荷取值  37-38    4.1.4 加载方式及计算设置  38-40    4.1.5 胀接模拟的有限元计算方法可行性验证  40-41  4.2 管板不开槽冷态胀接性能分析  41-51    4.2.1 管材12Cr1MoVg冷态胀接性能分析  42-47    4.2.2 管材1Cr19Ni11Nb及GH984管板不开槽冷态胀接性能分析  47-51  4.3 管板开槽冷态胀接性能分析  51-57    4.3.1 管材12Cr1MoVg管板开槽冷态胀接性能分析  51-55    4.3.2 管材1Cr19Ni11Nb及GH984管板开槽冷态胀接性能分析  55-57  4.4 胀管率的计算  57-59  4.5 本章小结  59-60第5章 高温条件下胀口渗漏故障分析与防护措施  60-75  5.1 ANSYS热结构耦合分析方法简介  60  5.2 温度对接头密封性能的影响  60-62  5.3 温度及压力循环载荷作用下接头密封性能  62-68    5.3.1 管材为1Cr19Ni11Nb循环载荷作用时接头密封性能  62-65    5.3.2 管材为12Cr1MoVg循环载荷作用时接头密封性能  65-66    5.3.3 管材为GH984循环载荷作用时接头密封性能  66-68  5.4 热膨胀系数对胀口密封性能的影响  68-74  5.5 防止胀口渗漏的建议  74  5.6 本章小结  74-75结论  75-77参考文献  77-81攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  81-82致谢  82

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 一般性问题 > 化工机械与仪器、设备 > 化工过程用机械与设备 > 加热、冷却机械
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