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探讨金屬補償器溫度場模拟與隔熱層設計

作者:河北華潔 發布日期:2017-10-23 GMT 10:10:27 點擊: 次
管道中的金屬補償器分为熱壁設計或冷壁設計,熱壁設計指的是金屬補償器的波紋管不经過隔熱,與介質直接接觸的情形;冷壁設計指波紋管通過隔熱層降溫,使其實際工作溫度比介質溫度低的設計方法.

  管道中的金屬補償器分为熱壁設計或冷壁設計,熱壁設計指的是金屬補償器的波紋管不经過隔熱,與介質直接接觸的情形;冷壁設計指波紋管通過隔熱層降溫,使其實際工作溫度比介質溫度低的設計方法。金屬補償器使用熱壁設計,若此時波紋管溫度超出了材料的允許工作溫度上限,就需要通過隔熱設計来降低波紋管的實際工作溫度。
  對于複雜隔熱保溫結構的冷壁金屬補償器,進行補償器的簡化傳熱計算容易出現計算溫度偏低,隔熱層厚度選取的偏高,造成金屬補償器在實際運行中波紋管溫度低于介質露點的情形。此時波紋管容易産生露點腐蝕,并導致金屬補償器失效,發生介質洩露,對設備及管道的   運行造成重大影響。
  为了   加準确的預測金屬補償器在工況條件下的溫度分布,我公司進行了補償器的溫度場模拟,得出各元件的溫度變化範圍,为補償器的設計中避开有害溫度(如酸露點,波紋管材質的敏化溫度)提供依據和參考。研究了隔熱層設計厚度的變化對波紋管工作溫度的影響,为金屬補償器的隔熱設計提供了參考依據。
  根據材料的熱物理性質手冊,隔熱保溫材料的導熱系數是溫度的函數,并且求解腔體的當量導熱系數時也需要知道界面溫度。
  金屬補償器在工作狀态下,介質流入和流出的熱量之差等于金屬補償器散出的熱量。流體介質作为熱源,與補償器進行強迫對流換熱,補償器與周圍空氣形成了對流換熱和輻射換熱。金屬補償器各部件傳熱遵循傅立葉導熱定律,補償器的熱量主要来自工作介質,因此金屬補償器溫度場分析屬于無内熱源的溫度熱分析。
  在ANSYS中建立數值模拟的幾何模型,對傳熱影響不大和對整體溫度分布影響較小的結構省略,同時認为各材料之間接觸是   導熱的,忽略不同材料貼合間隙的導熱熱阻,對隔熱層與波紋管及波紋管與外保溫層之間的空間傳熱以當量煙氣熱導率處理。

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