換熱器應力分析翻譯

1、高溫換熱器的內翅片刺刀管的應力分析高溫換熱器的內翅片刺刀管的應力分析在本文中，提出了用于高溫換熱器的熱應力和內翅片管。內翅片管是由傳統(tǒng)的刺刀管發(fā)展而來，其縱向滑動翅片被建議焊接在外管的內表面，這樣提高傳熱性能。然而，觀察到沿軸向和徑向方向的溫度梯度明顯。雖然刺刀結構降低應力的潛力很大，但由于結構不連續(xù)變化的內翅片和外管關節(jié)處，產(chǎn)生大應力的地方仍然是內翅片與內管接頭。因此，不建議內翅片與內管焊接在一起，這樣他們可以自由膨脹或收縮而不互相影

2、響。在比較應力和熱傳遞性能的內管和內翅片之間的間隙的效果。結果表明，它們之間的間隙應小于1毫米和6毫米，刺刀管環(huán)的高度根據(jù)耦合考慮傳熱和受力性能。關鍵詞：關鍵詞：高溫換熱器、刺刀管、內翅片、熱應力1.1.介紹介紹隨著能源變得越來越少見，許多高效的電力推進系統(tǒng)和替代能源的使用已被不同的熱力學循環(huán)開發(fā)，如制氫（SEI）的熱化學循環(huán)，超高溫反應堆（VHTR）和外燃聯(lián)合循環(huán)（EFCC）。他們的一個共同的特點是在溫度高達900℃的非常高的溫度下運

3、行的高溫熱交換器，它帶來一個很大的挑戰(zhàn)（高溫換熱器），即提高總效率的關鍵要素。低溫環(huán)境下，流體的流動和傳熱也是換熱器結垢性能的主要問題[15]。然而，在高溫換熱器需要耐高溫所以熱應力和變形很嚴重。事實上，在一定范圍內的熱應力和變形已經(jīng)被許多學者認可。伊凡和查普曼[6]對比了再生和恢復系統(tǒng)的輻射管的熱應力。結果表明，由于軸向溫度梯度的非線性分布在沿管的長度方向換熱系統(tǒng)的輻射管的熱應力明顯，而由于軸向溫度梯度相對線性分布在沿管的長度方向換熱

4、系統(tǒng)的輻射管的熱應力小。他們[7]還研究了軸的作用，周對輻射管的熱應力和徑向溫度分布。結果表明，軸向溫度梯度熱點是熱應力的主要來源。肖特費德科等人[8]，研究了陶瓷板翅式換熱器穩(wěn)態(tài)和緊急操作條件下的熱機械完整性EFCC。在支管部分出現(xiàn)最大應力，同時可插入支撐片以減少最大應力。PRA等人[9]，分析了熱應力與流體動力學和有限元方法耦合的模塊化高溫反應器的緊湊式換熱器性能和力學，結果表明，在外側面上的魚骨頭部分和外固體金屬之間的熱入口附近觀

5、察到大的應力變化。川島等人[10]，討論了板和徑向方向[36]存在的大溫度梯度。在以前的研究[3132]提出的可用于高溫環(huán)境下高達9000C的流體流動和傳熱性能的刺刀管是目前的內翅片管的前身。本研究的目的是建立一個縮小尺寸的模型來研究高溫工況下的應力和變形分布結構。此外，本研究綜合分析應力和熱傳遞性能，開發(fā)一個可靠和更高效的換熱結構的目的。2.2.物理和數(shù)值模型物理和數(shù)值模型內翅片管是圖1中所示的刺刀。傳統(tǒng)的刺刀管由兩個同心的內管和外管

6、組成。內管為兩端開口，外管只有在一端是開放的。冷流體從內管進入和從環(huán)形部分流出，或反之亦然。熱流體從環(huán)形流入外管的外表面而加熱冷流體。為了提高傳熱性能，提出了焊接在外管的內表面有縱圖1內翅片刺刀管示意圖向平直。橫截面呈現(xiàn)在圖2和基線設計相應的幾何參數(shù)見表1。翅片管的材料是高溫合金Inconel625。Inconel625材料的性能列于表2。材料的性能是各向同性的溫度依賴性。由于在橫截面的幾何對稱性，半波長領域作為計算域，如圖3所示。對于