立式镁还原罐还原过程中结构传热特性分析

作     者：徐钱 冯俊小 周敬之 XU Qian;FENG Junxiao;ZHOU Jingzhi

作者机构：北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2018年第37卷第2期

页      面：459-467页

核心收录：

学科分类：080603[工学-有色金属冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

基　　金："十三五"国家重点研发计划项目(2017YFC0210303) 

主　　题：传热 立式镁还原罐 有限元分析 屈曲应力 优化 

摘      要：为解决镁还原罐耗损大、寿命短的问题,本文根据国内外金属镁的还原工艺现状,综合考虑了温度、固定端数、罐长和罐厚对立式镁还原罐承载能力的影响,采用ANSYS有限元软件对立式镁还原竖罐的结构特性进行热力耦合模拟,得到还原系统应力场以及罐体温度场等,并对还原罐屈曲应力极限进行了研究,优化了还原罐的结构特征。同时考虑装料量对罐体强度的影响,研究装料量与还原罐温度场、还原罐屈曲应力极限之间的规律,对还原罐结构进一步优化。结果表明:物料层的导热和还原反应吸热使得物料中心与物料边缘处的升温速度有较大差距;增加中心管可适当减少镁罐的还原周期,且对镁还原反应的影响不大;高温载荷可导致还原罐屈曲应力大幅度降低(20%以上),对变形量影响较小,因此应尽量降低还原罐的工作温度。