锅炉的热应力在水冷壁正常运行时是如何产生的
锅炉正常运行时,,,,,水冷壁管外壁受到高温火焰的辐射,,,,,而内壁被汽水混合物冷却。。。。。。。汽水混合物的温度就是汽包压力下的饱和温度。。。。。。。20钢的导热系数较大,,,,,λ=46W/(m2.℃),,,,,水冷壁管厚一般不大于6mm,,,,,管壁热阻不大。。。。。。。但由于水冷壁管在高温火焰的强烈辐射下,,,,,热负荷很高,,,,,靠近火焰中心的水冷壁管热负荷更高,,,,,因此水冷壁管内外壁温差可达60~80℃。。。。。。。在此情况下,,,,,外壁温度高,,,,,企图膨胀,,,,,内壁温度低,,,,,必然阻止外壁膨胀,,,,,外壁承受压缩应力,,,,,而内壁承受拉伸应力,,,,,这样在水冷壁管内产生了热应力。。。。。。。
水冷壁管壁内外温差与壁厚成正比,,,,,壁厚越厚,,,,,内外温差越大,,,,,热应力也越大。。。。。。。所以,,,,,水冷壁管壁壁厚一般不超过6mm。。。。。。。当压力变高时,,,,,尽量不采用增加壁厚的方法,,,,,而采用使用强度更高的材料制造水冷壁管。。。。。。。例如,,,,,锅炉工作压力10Mpa以下时,,,,,水冷壁管通常采用20钢;;;;;当锅炉工作压力超过15Mpa时,,,,,水冷壁可以采用15MnV或15CrMo等低合金钢。。。。。。。
需要注意的是,,,,,如果水冷壁管内壁结垢,,,,,由于水垢的导热系数比钢小得多,,,,,使得管外壁温度明显升高。。。。。。。管壁的热阻比水垢小的多,,,,,因此管内壁的温度也随之升高。。。。。。。结果是水冷壁管的整体温度提高,,,,,但管内外壁温度差反而因传热量的减少而降低。。。。。。。
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