烧结机主排气管道补偿量有限元分析

2016-08-10 03:29薛宁
大科技 2016年8期
关键词:实体模型烧结机补偿器

薛宁

(中冶长天国际工程有限责任公司 湖南长沙 410000)

烧结机主排气管道补偿量有限元分析

薛宁

(中冶长天国际工程有限责任公司 湖南长沙 410000)

本文针对烧结机主排气管道(厂房外)补偿器的补偿量进行分析,建立了三维实体模型,并利用有限元软件进行结构热耦合分析,确定了补偿器轴向和径向位移,为工程设计提供了理论依据。

主排气管;补偿量;有限元

引言

主排气管道(厂房外)分脱硫系和非脱硫系,脱硫系和非脱硫系主排气管道结构对称,分别含有2个补偿器,支撑架上部设置一个补偿器,支撑架下部设置一个补偿器,由于2个补偿器设备相同,而上部补偿器的伸缩量要求相对较大,故本文针对单个主排气管道的上部补偿器的补偿量进行分析计算,获得补偿器轴向和横向补偿值,以校核补偿器设备是否满足工况要求。

1 结构材料物理特性

材料采用Q235,其物理特性如下:弹性模量:2.06×105MPa泊松比:0.3,密度:7850kg/m3,线性膨胀系数 1.2×10-5/℃。

2 三维实体建模

利用三维Inventor软件对主排汽管道(单系列)进行建模,管道壁厚12mm,省去了管道环形加强筋,如图1所示,图1中上部缺口为补偿器所在安装位置,管道中部2个支座为主排汽管道支撑架活动座和固定座,上部为活动座,下部为固定座。

图1 三维实体模型

3 有限元模型及边界条件

(1)利用ansys软件对主排汽管道三维实体模型进行有限元划分,单元数量189182个,如图2所示。

图2 主排汽管道有限元模型

(2)边界条件为:

①烟气温度150℃;如图3所示。

②管道顶端断面固定约束,补偿器与管道上部接口端面为自由约束,补偿器与管道下部接口端面为自由约束,管道自由支座底面为滑动支承约束,管道固定支座底面为固定约束。

③整体受重力载荷。

④风载(考虑沿海地区A级风载)。

图3 温度加载

4 热力学与结构静力学耦合分析

分析计算主排汽管道在工况温度下(150℃),受自身重力及风载情况下,补偿器安装端面位移情况。计算结果如图4~6所示,上半部轴向向下位移14.5mm,下半部轴向向上位移22.9mm,补偿器轴向补偿量为37.4mm,横向位移最大位移差为6.5mm。

图4 上半部轴向向下位移(14.5mm)

图5 上半部轴向向下位移(22.9mm)

5 结论与分析

图6 横向位移

本文利用Ansys软件对主排气管道(厂房外)上部补偿器伸缩量进行分析仿真,仿真结果为补偿器轴向伸缩量为37mm,横向伸缩量为6.5mm,此值均小于补偿器设备允许的补偿值(轴向100mm,径向35mm),综合分析认为补偿器设备选型能够满足实际工况需要。

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TF321

A

1004-7344(2016)08-0233-02

2016-2-16

薛宁(1982-),男,中级,硕士,主要从事机械设计制造工作。

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