【蒸鍋有限元分析】燃氣蒸鍋爐的壓力是不是越高越好?
鍋爐按照壓力可分為常壓熱水鍋爐、承壓熱水鍋爐和蒸汽鍋爐,后兩者是帶有壓力的。而我們今天要講的話題是:燃氣蒸汽鍋爐的壓力是否壓
鍋爐按照壓力可分為常壓熱水鍋爐、承壓熱水鍋爐和蒸汽鍋爐,后兩者是帶有壓力的。而我們今天要講的話題是:燃氣蒸汽鍋爐的壓力是否壓力越高就越好?
燃氣蒸汽鍋爐氣壓過低的弊端:
氣壓低。對鍋爐中的承壓零件有利,不利于承壓零件的損壞,能耗也就相應較低,但鍋爐所產生的蒸汽品質就會較差,并且適度較大,難以起到消毒殺菌以及采暖等相關的需求。
氣壓高。對鍋爐來說所消耗的能量也就較高,相應的承壓配件容易出現損害,并且維修成本也相對較高以及燃氣蒸汽鍋爐在高壓下進行作業時會使鍋爐水中的鹽分增多,這直接會影響管道的堵塞,可能會造成鍋爐爆炸的安全事故。
對于燃氣蒸汽鍋爐來說不是壓力越高或者壓力越大效果就會好,蒸鍋存在一定是的危險性,要合理使用,各項指標都要檢查好,安全是最重要的。說到這來,生產制造行業也必須的按照標準安全系數來設計,減少規避產產品本事的問題,下來我們來聊聊有關蒸鍋的有限元分析
I. 設計條件

該蒸汽室的設計和制造標準為ASME CODE SECTION VIII,DIV 1,2010E,2011AD。用分析設計的方法來校核,評定方法參照JB4732-1995《鋼制壓力容器—分析設計標準》。
查ASME規范:材料SA-105M(鍛件)在設計溫度172℃下,許用應力[σ]t =137.9MPa ;材料SA-516M Gr485(板材)在設計溫度172℃下,許用應力[σ]t =137.9MPa。材料Q235B(鍛件)在設計溫度172℃下,許用應力[σ]t =137.9MPa
計算條件如下:
| DESIGN TEMPERATURE 計算溫度 | 172℃ |
| DESIGN PRESSURE 計算壓力 | 0.75 Mpa |
注[1]:計算壓力的選取按JB4732-95的規定在計算包括二次應力強度的組合應力強度時,應選用工作載荷進行計算,本報告中選用設計載荷進行計算,這對于分析結果是偏于安全的。
材料的力學性能參數見下表:Property of the material are shown in the chart:
| SHELL AND PLATE 筒體及底板 | SA-516MGr70 | Smt=137.9MPa | Et=1.940x105MPa |
| FAXATION PLATE 固定板 | Q235B | Smt=137.9MPa | Et=2.10x105MPa |
| FLANGE AND RIB 法蘭及筋板 | SA-105M | Smt=137.9MPa | Et=1.926x105MPa |
注[2]:許用應力及彈性模量的數值皆按來自ASME CODE SECTION II,PART D,2010E,2011Add(ASME 規范II卷D篇材料性能)。
II.結構分析和力學模型
有限元分析模型的載荷及邊界條件

3 模型加載及約束條件
筒體內部加內壓P=0.75MPa,考慮最危險工況,和筒體相連法蘭上方也施加2.8MPa的密封壓力。底板上的法蘭軸向位移UZ應為0,底板12個孔位固定約束。
3. 有限元分析模型的單元選擇
結構采用ANSYS軟件中的20節點三維實體單元(SOLID95)本分析報告分析計算所用的厚度皆不包括腐蝕裕量,后述分析、評定均是基于此參數進行。共劃分74047個elements和152256個nodes,具體網格劃分結果見圖4:

圖4 有限元分析網格
III.分析結果和應力強度評定
1. 應力及變形量計算結果

圖5 應力分布圖

圖6 位移圖
評定結果如下表:The results are shown in the chart:路徑 1-1 評定結果 (筋板)Path 1-1 Evaluation results (rib plate)
| 應力分類stress classification | 應力強度/MPastress intensity | 許用應力/MPaallowable stress | 評定結果result |
| PL | 46.194 | 1.5Smt =206.85 | 通過pass |
| PL+Pb+Q | 94.047 | 3Smt =413.7 | 通過pass |








