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增压锅炉风口异型耐火砖有限元建模

发布时间:2023/7/10 16:32:53   
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增压锅炉以是利用涡轮增压机组供风,燃料在炉膛增压的条件下进行燃烧,把燃料的化学能转化为热能,然后将水转变为一定压力和温度的水蒸气,蒸汽被送入汽轮机后,其热能被转变成机械功。增压锅炉具有炉膛容积热负荷高、体积小等许多优点,但也由此带来了炉膛温度高,烟气对炉膛冲刷强烈等对耐火砖不利的因素。

增压锅炉的整个炉墙由炉膛砖,耐火泥,金属支架,销钉,纤维板,钢板,垫片和螺母组成,增压锅炉炉墙结构如如图1所示。

增压锅炉风口异型砖几何模型的建立

增压锅炉风口异型砖实物图如图2所示,可以看出风口异型砖具有对称性。同时考虑到应尽量较少计算规模,简化处理,故只研究其二分之一对称结构,利用proe5.0进行1:1建模:

增压锅炉风口异型砖材料属性的确定

有限元分析在计算过程中,系统本身没有单位,用户可以根据自己的需、

选用一套匹配的单位即可。本次分析所采用的单位如表1。

碳化硅砖属性值在表2所列。在传热分析和热应力分析中,碳化硅砖的温度从25℃达到℃,温度变化范围很大,这样材料的特性就会有很大的不同,会随着温度的变化而变化,这就是有限元分析中的材料非线性问题。但由于没有这些材料随温度变化的属性值,而且没有实验鉴定的条件,因此,在风口异型砖的分析中认定碳化硅属性值为常数。

增压锅炉风口异型砖网格划分

有限元模型是真实系统理想化的数学抽象,由一些简单形状的单元组成,单元之间通过节点联系,并承受一定的载荷。在炉墙的几何模型建立好之后,要进行网格的划分。根据求解问题的大小、计算机内存的大小和计算时间的长短等因素来决定所划分网格的多少,网格数量的多少将影响计算结果的精度和计算规模的大小。一般来说,单元划分得越小,单位区间或空间内所容纳的单位数,计算精度就会越高。但单元数量的增加会带来运算速度的下降,因此在实际建模和网格划分过程中需根据具体情况灵活处理,综合考虑这两个因素。

六面体网格一般比四面体网格质量高,计算比四面体更容易收敛,六面体和四面体,同样网格尺寸,数量少很多,计算需要的时间短一些,六面体网格比四面体网格离散误差要小,所以装配体选择了以六面体网格为主的划分方式。

根据实际风口砖的尺寸,利用proe5.0进行1:1建模,为了保证网格的质量和数量,首先在workbench中将风口砖切割为几个相对规则的几何体,然后对每一个相对规则的几何体采用扫略、以六面体为主等多种网格划分方法进行划分,最后通过fromnewpart结合在一起,网格单元划分尺寸设置为2mm。



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