分析金屬補(bǔ)償器溫度場模擬與隔熱層設(shè)計(jì)-河北中浩機(jī)械制造有限公司
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分析金屬補(bǔ)償器溫度場模擬與隔熱層設(shè)計(jì)
金屬補(bǔ)償器在工作狀態(tài)下，介質(zhì)流入和流出的熱量之差等于金屬補(bǔ)償器散出的熱量。流體介質(zhì)作為熱源，與補(bǔ)償器進(jìn)行強(qiáng)迫對流換熱，補(bǔ)償器與周圍空氣形成了對流換熱和輻射換熱。金屬補(bǔ)償器各部件傳熱遵循傅立葉導(dǎo)熱定律，補(bǔ)償器的熱量主要來自工作介質(zhì)，因此金屬補(bǔ)償器溫度場分析屬于無內(nèi)熱源的溫度熱分析。
管道中的金屬補(bǔ)償器分為熱壁設(shè)計(jì)或冷壁設(shè)計(jì)，熱壁設(shè)計(jì)指的是金屬補(bǔ)償器的波紋管不經(jīng)過隔熱，與介質(zhì)直接接觸的情形；冷壁設(shè)計(jì)指波紋管通過隔熱層降溫，使其實(shí)際工作溫度比介質(zhì)溫度低的設(shè)計(jì)方法。金屬補(bǔ)償器使用熱壁設(shè)計(jì)，若此時(shí)波紋管溫度_出了材料的允許工作溫度上限，_需要通過隔熱設(shè)計(jì)來降低波紋管的實(shí)際工作溫度。
對于復(fù)雜隔熱保溫結(jié)構(gòu)的冷壁金屬補(bǔ)償器，進(jìn)行補(bǔ)償器的簡化傳熱計(jì)算容易出現(xiàn)計(jì)算溫度偏低，隔熱層厚度選取的偏高，造成金屬補(bǔ)償器在實(shí)際運(yùn)行中波紋管溫度低于介質(zhì)露點(diǎn)的情形。此時(shí)波紋管容易產(chǎn)生露點(diǎn)腐蝕，并導(dǎo)致金屬補(bǔ)償器失效，發(fā)生介質(zhì)泄露，對設(shè)備及管道的運(yùn)行造成重大影響。
為了更加準(zhǔn)確的預(yù)測金屬補(bǔ)償器在工況條件下的溫度分布，我公司進(jìn)行了補(bǔ)償器的溫度場模擬，得出各元件的溫度變化范圍，為補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)中避開有害溫度（如酸露點(diǎn)，波紋管材質(zhì)的敏化溫度）提供依據(jù)和參考。研究了隔熱層設(shè)計(jì)厚度的變化對波紋管工作溫度的影響，為金屬補(bǔ)償器的隔熱設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。
根據(jù)材料的熱物理性質(zhì)手冊，隔熱保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)是溫度的函數(shù)，并且求解腔體的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)也需要知道界面溫度。
金屬補(bǔ)償器在工作狀態(tài)下，介質(zhì)流入和流出的熱量之差等于金屬補(bǔ)償器散出的熱量。流體介質(zhì)作為熱源，與補(bǔ)償器進(jìn)行強(qiáng)迫對流換熱，補(bǔ)償器與周圍空氣形成了對流換熱和輻射換熱。金屬補(bǔ)償器各部件傳熱遵循傅立葉導(dǎo)熱定律，補(bǔ)償器的熱量主要來自工作介質(zhì)，因此金屬補(bǔ)償器溫度場分析屬于無內(nèi)熱源的溫度熱分析。
在ANSYS中建立數(shù)值模擬的幾何模型，對傳熱影響不大和對整體溫度分布影響較小的結(jié)構(gòu)省略，同時(shí)認(rèn)為各材料之間接觸是全部導(dǎo)熱的，忽略不同材料貼合間隙的導(dǎo)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(dāng)量煙氣熱導(dǎo)率處理。
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