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碳鋼無(wú)縫化彎頭的布置方向如何處理及應(yīng)用

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最后更新: 2017-04-19 15:35
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詳細(xì)說(shuō)明

各工況下分離器出口濃淡側(cè)風(fēng)速分布情況,可見(jiàn)不管碳鋼無(wú)縫化彎頭的布置方向如何,濃側(cè)的風(fēng)速均大于淡側(cè),這與試驗(yàn)結(jié)果是吻合的。其中以工況3即彎頭分離與擋塊分離同向,彎頭角度為45°時(shí)濃側(cè)風(fēng)速最高,超過(guò)了工況4彎頭角度為90°的工況。據(jù)分析盡管90°彎頭的離心作用超過(guò)45°彎頭,彎頭出口風(fēng)速的最大值位置也更靠近彎頭外壁,但由于濃淡分離器擋塊對(duì)面彎曲板的存在,偏向淡側(cè)的后彎曲板使部分高速氣流轉(zhuǎn)向淡側(cè)所致。工況5對(duì)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,與工況3相比,工況5由于彎頭出口與濃淡分離器入口有0.82D的距離,濃淡側(cè)的風(fēng)速偏差有所降低,而濃淡側(cè)風(fēng)速均衡對(duì)于保護(hù)淡側(cè)噴口安全非常重要。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工況5濃淡側(cè)速度偏差為5。lm/s,數(shù)值模擬結(jié)果為6m/s。數(shù)值計(jì)算時(shí)顆粒粒徑按R-R分布,平均粒徑取為SO}m,煤粉均勻性指數(shù)n取為1.1.在拉格朗日坐標(biāo)系中跟蹤了各顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。作為示例,出了各工況下帶有不同結(jié)構(gòu)前置彎頭的濃淡分離器內(nèi)的50m顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡。可見(jiàn)對(duì)于彎頭分離與擋塊分離方向相反的工況1,2,采用按來(lái)流均勻條件設(shè)計(jì)能獲得良好分離效果的濃淡分離器失效,大量煤粉進(jìn)入隔板附近的淡側(cè)。而對(duì)于碳鋼無(wú)縫彎頭分離與擋塊分離方向相同的工況3,4,煤粉濃淡分離效果良好,兩種分離效果的疊加使煤粉濃度最高點(diǎn)出現(xiàn)在濃側(cè)遠(yuǎn)離隔板位置,而且該處煤粉濃度很高。出了不同工況下分離器出口濃度分布,該結(jié)果通過(guò)對(duì)17600條顆粒軌跡統(tǒng)計(jì)獲得,彎頭對(duì)濃淡分離器分離效果的重要影響。
由于無(wú)縫化碳鋼彎頭和分離器分離方向相反而導(dǎo)致濃淡分離效果差的問(wèn)題,可采用升高擋塊高度的方法提高分離效果。試驗(yàn)獲得的在來(lái)流均勻條件下該濃淡分離器分離效果隨擋塊高度的變化曲線。圖7則示出了擋塊相對(duì)高度h=HlL由工況1的0.3增加到0.38后50m顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡,可見(jiàn)升高擋塊高度后,彎頭造成的分離器濃淡比下降問(wèn)題已完全消除。
彎頭在直埋供熱管道得到了普遍的應(yīng)用
隨著集中供熱規(guī)模的不斷擴(kuò)大,大口徑、高壓力的直埋供熱管道得到了普遍的應(yīng)用,管徑尺寸已經(jīng)達(dá)到DN1400.但是國(guó)內(nèi)沒(méi)有針對(duì)大口徑直埋管道明確的受力計(jì)算方法標(biāo)準(zhǔn),尤其彎頭,沿用DN500以下規(guī)程的設(shè)計(jì)理論,將其簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn),仍采用彈性抗彎鉸解析法進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算,工程中大量設(shè)置固定墩和補(bǔ)償器來(lái)保護(hù)彎頭。本文通過(guò)對(duì)大口徑直埋供熱彎頭的力學(xué)研究,在復(fù)雜的力的作用下,對(duì)位移、應(yīng)力的精確計(jì)算,可以達(dá)到減少固定墩和補(bǔ)償器的使用數(shù)量,減小工程造價(jià),加快施工速度,增強(qiáng)管網(wǎng)的可靠性之目的。本文針對(duì)大口徑直埋供熱彎頭,做了以下幾個(gè)方面的工作:
1、無(wú)縫化彎頭對(duì)大口徑直埋供熱管道進(jìn)行全面的受力分析:考慮管道以及介質(zhì)本身的重量、地下水位的浮力、管頂覆土重力、地面交通載荷以及堆積載荷的作用,對(duì)大口徑直埋供熱管道的垂直荷載進(jìn)行了理論分析,選擇出更接近實(shí)際的管道受力計(jì)算公式。
2、簡(jiǎn)要介紹了碳鋼彎頭加工工藝,加工過(guò)程中彎頭存在的缺陷:如壁厚不均、截面橢圓化。這些必然影響到彎頭應(yīng)力大小和應(yīng)力分布情況,為有限元建立模型提供了理論依據(jù)。
3、進(jìn)一步分析了國(guó)內(nèi)DN500以下直埋技術(shù)規(guī)程關(guān)于彎頭的應(yīng)力計(jì)算方法,通過(guò)大量計(jì)算和對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析表明,管網(wǎng)設(shè)計(jì)壓力、埋深、循環(huán)工作溫差、碳鋼無(wú)縫彎頭的曲率半徑和轉(zhuǎn)角大小對(duì)直埋供熱水平、豎向轉(zhuǎn)角管段彎頭的承載能力有不同程度的影響,其中循環(huán)工作溫差、彎頭的曲率半徑禾轉(zhuǎn)角管段的折角的影響最為明顯。對(duì)國(guó)外規(guī)范關(guān)于彎頭的施工處理,以及疲勞壽命驗(yàn)算,進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹,這些作為有限元數(shù)值計(jì)算的理論依據(jù)。為有限元模型載荷施加、參數(shù)的選擇,提供了理論依據(jù)。
4、利用有限元軟件,對(duì)理想無(wú)縫彎頭、不等壁厚彎頭、橢圓化彎頭等,在內(nèi)壓荷載、位移荷載(溫度荷載)等作用下進(jìn)行了數(shù)值模擬。從模擬結(jié)果中,得出了各種影響因素對(duì)彎頭最大當(dāng)量應(yīng)力的定量影響關(guān)系。利用曲線擬合方法,擬合出理想彎頭的最大當(dāng)量應(yīng)力和內(nèi)壓荷載、位移荷載的關(guān)系式。以此為依據(jù),通過(guò)彎頭不等壁厚和橢圓化情況的修正,就能通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算得到實(shí)際彎頭的精確地?cái)?shù)值計(jì)算結(jié)果。
5、最后通過(guò)工程實(shí)例,證明簡(jiǎn)化公式的合理性。現(xiàn)有DN500以下直埋技術(shù)規(guī)程繼續(xù)應(yīng)用于大口徑直埋供熱彎頭的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算,過(guò)于保守,不能充分發(fā)揮出彎頭的潛力。
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