分析金屬補償器溫度場模擬與隔熱層設計-河北中浩機械制造有限公司
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分析金屬補償器溫度場模擬與隔熱層設計
金屬補償器在工作狀態(tài)下，介質(zhì)流入和流出的熱量之差等于金屬補償器散出的熱量。流體介質(zhì)作為熱源，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，補償器的熱量主要來自工作介質(zhì)，因此金屬補償器溫度場分析屬于無內(nèi)熱源的溫度熱分析。
管道中的金屬補償器分為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經(jīng)過隔熱，與介質(zhì)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(zhì)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_出了材料的允許工作溫度上限，_需要通過隔熱設計來降低波紋管的實際工作溫度。
對于復雜隔熱保溫結(jié)構(gòu)的冷壁金屬補償器，進行補償器的簡化傳熱計算容易出現(xiàn)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(zhì)露點的情形。此時波紋管容易產(chǎn)生露點腐蝕，并導致金屬補償器失效，發(fā)生介質(zhì)泄露，對設備及管道的運行造成重大影響。
為了更加準確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擬，得出各元件的溫度變化范圍，為補償器的設計中避開有害溫度（如酸露點，波紋管材質(zhì)的敏化溫度）提供依據(jù)和參考。研究了隔熱層設計厚度的變化對波紋管工作溫度的影響，為金屬補償器的隔熱設計提供了參考依據(jù)。
根據(jù)材料的熱物理性質(zhì)手冊，隔熱保溫材料的導熱系數(shù)是溫度的函數(shù)，并且求解腔體的當量導熱系數(shù)時也需要知道界面溫度。
金屬補償器在工作狀態(tài)下，介質(zhì)流入和流出的熱量之差等于金屬補償器散出的熱量。流體介質(zhì)作為熱源，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，補償器的熱量主要來自工作介質(zhì)，因此金屬補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，同時認為各材料之間接觸是全部導熱的，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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