Численное моделирование напряженно-деформированного состояния теплообменного аппарата с трубным пакетом
Обоснование прочности и ресурса теплообменных аппаратов, с длительными сроками эксплуатации, используемых в составе энергетических установок, работающих в условиях различного рода интенсивных механически нагрузок и со значительными градиентами полей температур является весьма сложной инженерной задачей, которую необходимо решать с применением различных методов.
В случае, когда конструкция теплообменного аппарата содержит трубный пакет, для учета влияния на напряженно-деформированное состояние (НДС) всех элементов разветвленной конструкции, аналитических методов будет недостаточно и потребуется использовать численные методы анализа НДС.
Настоящая работа посвящена результатам численных экспериментов по моделированию НДС теплообменного аппарата с трубным пакетом при использовании численных методов механики деформируемого твердого тела. Для решения поставленной задачи были построены геометрические модели теплообменного аппарата, учитывающие особенности геометрии в местах сопряжения элементов корпуса аппарата с трубным пакетом, а также особенности в местах соединения трубок с трубными досками.
В результате расчетов было выявлено, что в аппаратах подобного типа наиболее нагруженным и опасными, с точки зрения удовлетворения критериям длительной прочности, является компенсатор температурных перемещений, установленный между наружным корпусом и трубным пакетом теплообменного аппарата, т.к. он не только имеет высокую температуру, но и испытывает деформацию в результате неравномерного температурного расширения различных элементов теплообменного аппарата.
Учитывая, что компенсатор температурных перемещений работает в условиях воздействия высоких температур, для обоснования его длительной прочности на всем протяжении ресурса, были составлены уравнения и построены кривые релаксации, благодаря которым стало возможно оценить время, за которое напряжения в компенсаторе релаксируют до допустимых, с точки зрения длительной прочности значений.
Расчеты компонентов НДС теплообменного аппарата показали, что напряжения, возникающие в компенсаторе температурных перемещений, релаксируют до допустимых значений за время не превышающее назначенный ресурс изделия.
To reports list
|