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力裝置，具有高效率、高可靠性等優(yōu)點。增壓鍋爐耐火磚墻的材料及結(jié)構(gòu)對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。過大的熱應(yīng)力會造成爐墻組件的損壞，進(jìn)而影響鍋爐主體的破壞。因此開展對增壓鍋爐耐火磚墻的相關(guān)研究工作，對保證爐墻安全防止鍋爐損壞具有重要意義，同時對于整個艦船的動力裝置經(jīng)濟(jì)性和可靠性的提高也起到重要作用。
　　本文以某實際艦用增壓鍋

2、爐碳化硅耐火磚墻為研究對象，運用傳熱學(xué)及有限單元法原理，并結(jié)合所測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)溫度場分布，獲得了爐墻各構(gòu)件在對應(yīng)工況下溫度場隨時間的變化規(guī)律，并對不同工況下得到的爐墻典型構(gòu)件的溫度進(jìn)行了對比分析。
　　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)溫度場分析結(jié)果進(jìn)行了熱應(yīng)力計

3、算，得出爐墻結(jié)構(gòu)在各種工況下最大瞬態(tài)熱應(yīng)力隨時間的變化規(guī)律。對增壓鍋爐從啟動到達(dá)穩(wěn)態(tài)過程中，爐墻的熱變形和膨脹量進(jìn)行了計算分析，并分析了碳化硅耐火磚的熱物理性能參數(shù)對爐墻溫度場和應(yīng)力場的影響規(guī)律。研究結(jié)果為爐墻設(shè)計及碳化硅磚的研制提供了指導(dǎo)和參考規(guī)范。
　　通過理論仿真計算得到如下主要結(jié)論：增壓鍋爐在啟動過程中，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)對流換熱系數(shù)對不同工況啟動過程下結(jié)構(gòu)最大瞬態(tài)熱應(yīng)力值影響很??；降溫過