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蒸汽管路及阀门应力特性仿真及数值模拟研究

蒸汽管路及阀门应力特性仿真及数值模拟研究

作者：王宏宇哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

蒸汽管道在工业领域应用普遍,是动力系统的重要组成部分,其运行过程中可能会在局部结构产生应力集中或破坏,因此其工作状态下的稳定性与安全性是研究热点。本文针对蒸汽管路系统,利用CAESAR II软件先对整个管路系统进行仿真,得到系统在... 详细信息

蒸汽管道在工业领域应用普遍,是动力系统的重要组成部分,其运行过程中可能会在局部结构产生应力集中或破坏,因此其工作状态下的稳定性与安全性是研究热点。本文针对蒸汽管路系统,利用CAESAR II软件先对整个管路系统进行仿真,得到系统在不同工况下的整体应力情况;再利用软件Workbench对系统中局部管路元件如异径管、T型三通管以及阀门进行流固耦合分析,通过加载水力、热力、约束等边界条件,得到管路局部元件和阀门的应力分布,并研究不同温度、压力及结构对应力分布的影响。根据某动力系统蒸汽管路,在CAESAR II中进行先几何模型的建立,再加载边界条件以及设置系统参数,然后进行静力分析,得到管路系统各节点在持续荷载如内压、自重和弹簧吊架作用下产生的一次应力校核结果、在温度与约束作用下产生的二次应力校核结果,找到系统中的危险点;再在Workbench中进行管路元件及阀门的几何模型的建立、网格划分及采用Fluent软件对流体域进行水力计算,再在静力分析模块中对固体域进行静力分析,得到异径管、T型三通管和阀门在工作状态下的应力分布计算结果。计算表明,仿真得到蒸汽管路系统在工作状态下易产生应力集中的位置为变径处、T型三通管主、支管连接处、法兰连接处以及约束处,并且产生应力集中主要因素是管路局部结构、空间布置及约束;数值模拟结果显示,异径管轴向及环向应力集中在大、小径内、外壁处,其中轴向应力集中的原因是异径管受温度及内压作用膨胀时受到约束及变径处倒梯形结构特点在大、小径处变形拉伸和挤压,环向应力集中原因是大、小径处的“V”字型结构导致管壁受温度及压力荷载下产生变形,并且轴、环向应力均随温度上升而增大,而压力的变化对应力影响不明显,管型中219-380mm的异径管由于其结构不连续性最明显,应力值最值最大;T型三通管应力集中在主、支管连接相贯线相交处,并且采用第三强度理论和等效应力计算结果均随温度上升而增大,压力变化同样对其应力影响较小;阀门主要研究闸阀的轴向应力,应力集中位置在闸板与阀体下沿弧线的连接两点附近处,闸板拉应力极值位于来流侧靠近阀体处,应力集中的原因是连接处结构不连续性在受热及内压作用膨胀时产生变形导致较大应力,以及闸板两侧压力差的作用;温度变化对闸阀轴向应力影响较大,开度变化影响也比较明显,是闸板长度的改变影响其刚性和柔性,进而影响应力分布,而压力变化对闸阀应力影响较小。

关键词：蒸汽管路静力分析流固耦合

分布式光纤测温在蒸汽管路监测上的应用及滤波

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光学技术 2023年第3期49卷 324-328页

作者：蒋思炯许壮伟泮恒拓陈斌桐乡泰爱斯环保能源有限公司浙江桐乡314500 浙江大学湖州研究院浙江湖州313000

面对热电厂中存在的高温蒸汽管路输送距离长、泄漏点难以寻找的问题,搭建分布式光纤测温系统,对蒸汽管路的温度场进行监控。系统根据拉曼散射原理解调出了管道沿线铺设光缆中反射光信号内含有的温度信息,并根据光时域反射技术将温度与... 详细信息

面对热电厂中存在的高温蒸汽管路输送距离长、泄漏点难以寻找的问题,搭建分布式光纤测温系统,对蒸汽管路的温度场进行监控。系统根据拉曼散射原理解调出了管道沿线铺设光缆中反射光信号内含有的温度信息,并根据光时域反射技术将温度与对应的管道进行位置匹配。同时系统通过卡尔曼滤波算法对解调出的温度信号进行了滤波,结果证明卡尔曼滤波能够将系统测量的温度波动降低至1℃。

关键词：分布式光纤测温蒸汽管路监测卡尔曼滤波

基于聚酰亚胺泡沫的蒸汽管路绝热结构设计与性能验证

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宇航材料工艺 2021年第4期51卷 109-115页

作者：王在铎马晶晶赵一搏贾地刘军刚海装驻北京地区第一军事代表室北京100076 航天材料及工艺研究所北京100076 海军研究院北京100161

针对核潜艇动力装置蒸汽管路对新型绝热材料的需求,设计并制造了一种以聚酰亚胺泡沫为主要功能层的用于潜艇蒸汽管路表面的新型绝热结构。参照潜艇二回路管路应用要求,对绝热结构的绝热功能和使用过程中的结构稳定性进行了验证,阐明了... 详细信息

针对核潜艇动力装置蒸汽管路对新型绝热材料的需求,设计并制造了一种以聚酰亚胺泡沫为主要功能层的用于潜艇蒸汽管路表面的新型绝热结构。参照潜艇二回路管路应用要求,对绝热结构的绝热功能和使用过程中的结构稳定性进行了验证,阐明了绝热机理。结果表明:新型绝热结构经280℃、480 h连续加温考核试验和720 h静置试验,该绝热结构件外表面温度控制在45.2~46.5℃,整个考核期间结构和尺寸变形量几乎为0且趋于稳定。在蒸汽管路构件表面施工多层聚酰亚胺泡沫作为绝热结构,解决了现有无机岩棉类体系存在的工艺性差、环保性差等问题,该研究可为舰艇新型绝热结构的应用发展提供工程技术参考。

关键词：聚酰亚胺泡沫绝热耐高温蒸汽管路

基于数值计算的蒸汽管路支管与双弯头流噪声预报

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舰船科学技术 2015年第10期37卷 62-66页

作者：张生乐魏笔潘国雄靖红顺武昌船舶重工集团有限公司湖北武汉430060

运用有限元仿真软件对蒸汽管路中支管与双弯头相连的局部管路进行流噪声计算,分析支管与双弯头的间距对速度、压力和声功率级分布的影响规律。结果表明,流场中的最大噪声声功率级随着支管与双弯头间距的改变而小幅变化,变化幅度均不超过... 详细信息

运用有限元仿真软件对蒸汽管路中支管与双弯头相连的局部管路进行流噪声计算,分析支管与双弯头的间距对速度、压力和声功率级分布的影响规律。结果表明,流场中的最大噪声声功率级随着支管与双弯头间距的改变而小幅变化,变化幅度均不超过1.5%。蒸汽管路低噪声设计时的支管与弯头布置间距可在3~11倍管径范围内合理选取。

关键词：蒸汽管路支管双弯头流噪声

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电站锅炉的蒸汽管路吹洗工艺探讨

锅炉技术 2000年第3期31卷 30-32页

作者：刘国衡南通安特吉热电有限公司江苏通州226007

电站锅炉在制造和安装过程中由于钢材的腐蚀、焊接和运输中残留在管内的多种杂物会随同蒸汽流入汽轮机的通道，引起损伤。投运前需对蒸汽管道进行吹洗，文中介绍了吹洗注意声项、吹洗方法、质量准则，提高吹洗质量的分析及合格标准。

关键词：蒸汽管路电站锅炉

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舰船蒸汽管路的柔性设计分析

舰船科学技术 2021年第3期43卷 67-70页

作者：董仁义吴崇建李志印中国舰船研究设计中心湖北武汉430064

舰船蒸汽管路在工作中受力复杂,为了避免应力破坏需要进行柔性设计。本文按照柔性设计的方法和原则,建立舰船典型蒸汽管路模型,分别进行刚性设计和柔性设计状态下的管点合位移、合力及合力矩仿真。分析结果表明:蒸汽管路的柔性设计减少... 详细信息

舰船蒸汽管路在工作中受力复杂,为了避免应力破坏需要进行柔性设计。本文按照柔性设计的方法和原则,建立舰船典型蒸汽管路模型,分别进行刚性设计和柔性设计状态下的管点合位移、合力及合力矩仿真。分析结果表明:蒸汽管路的柔性设计减少刚性设计管点受力最大值,但没有改变管点的受力趋势,支撑点附近的合力依然较支撑点中部位置管点大;柔性设计为蒸汽管路提供了更大的位移补偿,能够有效降低管路管点,特别是支撑点附近的合力矩。分析结果对舰船蒸汽管路设计时的布置和固定具有一定的指导意义。

关键词：蒸汽管路柔性设计位移补偿

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火电厂蒸汽管路吹洗技术的探讨

电力建设 1999年第5期20卷 50-52页

作者：周广仁西北电力建设调试施工研究所西安市710032

火电厂蒸汽吹洗管路技术日趋完善。我国蒸汽吹洗从稳压吹洗、降压吹洗、二阶段降压吹洗至90年代中期的加氧蒸汽吹洗，蒸汽吹洗技术一直在探索、完善。我国蒸汽吹洗的质量标准可操作性差，应参照进口机组吹洗质量标准加以修改和完善，以... 详细信息

火电厂蒸汽吹洗管路技术日趋完善。我国蒸汽吹洗从稳压吹洗、降压吹洗、二阶段降压吹洗至90年代中期的加氧蒸汽吹洗，蒸汽吹洗技术一直在探索、完善。我国蒸汽吹洗的质量标准可操作性差，应参照进口机组吹洗质量标准加以修改和完善，以便于操作。

关键词：蒸汽吹洗蒸汽管路锅炉清洗火电厂

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高温蒸汽管路振动特性研究

高温蒸汽管路振动特性研究

作者：付建宇哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

蒸汽管道在核工业领域应用普遍,是核动力系统的重要组成部分,其在运行过程中可能会因局部结构振动等原因产生应力集中或破坏,从而影响整个动力系统的正常运行。因此,为确保管路系统稳定可靠地运行,对其工作状态下的振动特性进行研究显... 详细信息

蒸汽管道在核工业领域应用普遍,是核动力系统的重要组成部分,其在运行过程中可能会因局部结构振动等原因产生应力集中或破坏,从而影响整个动力系统的正常运行。因此,为确保管路系统稳定可靠地运行,对其工作状态下的振动特性进行研究显得尤为重要,相关的减隔振研究也是当下的热点。本文主要针对高温蒸汽管路的振动特性展开研究。根据蒸汽管路系统的实体结构,建立简化的弯管几何模型,首先为了解管路模型各节点在持续荷载(如内压、自重和两端固支)作用下的振动响应,对其进行稳态热流固耦合分析,发现流体流经弯头会产生二次流现象;在研究不同状况下的管路静态振动特性过程中,发现管壁最大压降、变形和所受应力均随着流体速度增大而增大,随着温度的增大而减小,然而随着曲率半径的增大,弯管所受应力及管壁压降呈逐渐减小的趋势;仿真得到蒸汽管路模型在稳态工况下易产生应力及变形集中的位置是弯头出口处内侧以及弯头入口处附近。然后对管路进行流固耦合动态特性分析,了解到单双向耦合下管路振动特性仿真结果具有显著差异性,考虑双向耦合是很有必要的。接着对管路进行模态分析,发现考虑流固耦合作用下管道的固有频率与不考虑时存在差异,应重视流固耦合效应对结构固有频率的影响。最后建立某实验台蒸汽管路几何模型,研究双向耦合下的管路结构振动特性,由谐响应分析可知,管路振动响应主要集中在低频,在中高频阶段,随着频率的升高,位移和加速度值响应逐渐减弱。针对管路振动控制方面的问题,搭建了用于高温管路减振器减振性能测试的试验台,对三种不同支撑型减振器的减振性能进行了试验分析,并且将实验结果与仿真结果进行对比,验证了本文模型的可靠性及仿真方法的可行性,可以利用该有限元模型开展进一步的动力特性研究。

关键词：蒸汽管路振动特性流固耦合谐响应分析减振

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蒸汽管路温度控制系统的电路设计

北京纺织 1995年第2期16卷 43-44页

作者：赵怀勋朱华张平国西安武警技术学院西安矿业学院西北纺织工学院

本文论述了纺织厂蒸汽管路单片机温度控制系统硬件电路的设计与实现方案,并对该系统的硬件电路的特点、系统的应用情况和系统的推广使用价值作了说明.

关键词：纺织厂蒸汽管路温度自动控制电路设计