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蜂窝型蓄热体格孔壁面应力变化特性的数值计算结果及分析

文章出处:江苏凤谷节能科技有限公司www.fg-furnace.com责任编辑:江苏凤谷节能科技有限公司www.fg-furnace.com人气:-发表时间:2016-10-12 08:05【

计算结果表明,无论是加热期还是冷却期,蜂窝体格孔壁面主要受到法线方向的应力作用,其切向和轴向所受应力分别不到法向应力的1/200和万分之一。加热期应力指向壁面,对蓄热体孔壁产生挤压,表现为挤压应力;冷却期壁面受力方向指向流体,对壁面产生拉曳,表现为拉应力。显然,如果蓄热体的壁面所受应力大于其所能承受的最大应力,将导致应力脆裂。

气流速度对应力的影响 

气体速度对应力的影响如图3所示。当入口气体温度差相同时,壁面所受的挤压应力和拉应力都随着气流速度的增大而增大。这是因为,气流速度的增大增加了气体的质量流量以及单位时间内气体对蓄热体的释热和吸热,使得气体与蓄热体之间的热交换加快,导致壁面受力增大。

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图3 气流速度对应力的影响                 图4 入口气体温度差对应力的影响 

冷热端气体入口温度差对应力的影响 

在确定的气体流速下,入口气体温度差对壁面所受压、拉应力的影响不如气流速度的影响明显,见图4。这一方面是由于所选择的几种计算条件下温差的变化不大;另一方面,在蓄热体的工作过程中,整个蓄热体具有长度方向的温度梯度,尽管蓄热体的温度以一定的规律反复上升或下降,但其高温端的温度始终高于低温端的温度,因此温度的影响不同于一般意义上的急冷急热,表现为入口气体温度差对应力的影响不大。

换向时间对应力的影响 

图3、图4表明,当换向时间增大到一定值以后,换向时间对应力本身的影响已不明显,其对蓄热体使用寿命的影响主要体现为格孔壁面所受挤压应力和拉应力的交替作用的次数。换向时间越长,压、拉应力的交替作用的次数越少,越有利于蓄热体使用寿命的延长,反之亦然。