火力发电厂蒸汽管道接管座热应力与温度场的ANSYS有限元分析

本文档深入探讨了火力发电厂蒸汽管道及其外接管座的温度场和热应力场的数值模拟方法。研究者利用ANSYS这一专业的有限元分析软件，对这些关键部件的热工特性进行了详尽的计算。通过经验公式拟合法和编程计算法两种不同的边界条件处理策略，作者成功地模拟出了三维的温度分布和热应力分布。 在实际运行过程中，管道与接管的连接部位显示出显著的温度梯度和Von Mises等效热应力，这些区域的热应力超过了材料的许用应力，这意味着存在很高的热裂纹风险。值得注意的是，尽管两种计算方法在启动阶段热应力变化趋势上是一致的，但编程计算法由于其严谨的数学建模，避免了经验公式的不确定性，因此在工程实际应用中更具优势。 经验公式拟合法虽然简洁易用，但它依赖于历史数据和专家知识，可能受到特定条件的限制。相比之下，编程计算法则更为精确，能更好地预测和控制在极端工作条件下管道系统的性能，对于保证设备安全、延长使用寿命具有重要意义。 本研究的结果对于设计优化蒸汽管道系统、预防热应力引发的问题以及确保火力发电厂的高效运行具有重要指导价值。它强调了在工程实践中，选择合适的数值模拟方法和边界条件处理策略是至关重要的，特别是在高温高压环境下。此外，本文也为后续的管道材料选择、结构设计以及热管理策略提供了宝贵的参考依据。