蒸汽管道滑動(dòng)支架溫度及熱損失有限元模擬

1 概述

隨著各地工業(yè)園區(qū)的建設(shè)，蒸汽管道主干線長(zhǎng)度由最初的3～5 km發(fā)展到30 km以上，管徑也逐漸增大。一直以來(lái)，架空蒸汽管道熱損失是備受關(guān)注的問(wèn)題。

切縫要隨時(shí)復(fù)核是否滿足設(shè)計(jì)要求，包括進(jìn)刀深度、切割方向、刀片與機(jī)身中心是否在同一條直線上，切縫過(guò)程中在WQF-500汽油切縫機(jī)作業(yè)的情況下，行進(jìn)時(shí)每小時(shí)速度把控在47～59m為宜（不考慮輔助作業(yè)等待時(shí)）。切縫鋸片選用優(yōu)質(zhì)合金鋸片，以市面上A品牌合金鋸片和B品牌普通鋸片同樣切割縫深60～80mm的渠道襯砌板為例，A為450元一片，可切割600m，B品牌鋸片200元一片，可切割200m。優(yōu)質(zhì)合金鋸片有更好的經(jīng)濟(jì)效益。

本文采用有限元方法，對(duì)架空蒸汽管道直管段(不含滑動(dòng)支架)、傳統(tǒng)滑動(dòng)支架管段、隔熱滑動(dòng)支架管段截面溫度分布及單位長(zhǎng)度熱損失進(jìn)行模擬。

2 研究對(duì)象

項(xiàng)目位于江蘇某工業(yè)園區(qū)，架空蒸汽管道的工作管外直徑為820 mm，壁厚為12 mm，材質(zhì)Q235B。保溫層為250 mm厚超細(xì)玻璃棉。外護(hù)層為0.6 mm厚鍍鋅鋼板。

傳統(tǒng)滑動(dòng)支架結(jié)構(gòu)見圖1。將U形鋼質(zhì)管托(厚度12 mm)直接焊接在工作管上，管托底部與滑動(dòng)底板采用聚四氟乙烯滑塊隔開。

材料物性參數(shù)見表1。表1中

為絕熱層內(nèi)外表面平均溫度，單位為℃。

正因如此，在2002年光大銀行推出中國(guó)第一個(gè)理財(cái)產(chǎn)品之后，個(gè)人理財(cái)產(chǎn)品逐步成為了個(gè)人投資者主要的投資方式并得到了快速發(fā)展：2007年，只有不到50家銀行發(fā)售理財(cái)產(chǎn)品，而2017年，這一數(shù)字已經(jīng)擴(kuò)大了10倍多，達(dá)到了572家；2007年個(gè)人理財(cái)產(chǎn)品種類只有1500種，而2017年，市場(chǎng)上存在25.77萬(wàn)種個(gè)人理財(cái)產(chǎn)品，十年間種類擴(kuò)大了171.8倍；2007年，個(gè)人理財(cái)產(chǎn)品募集到的資金有9000億元，而2017年募集到的資金擴(kuò)大了進(jìn)193倍，達(dá)到了173.59萬(wàn)億元。

將實(shí)際滑動(dòng)支架進(jìn)行簡(jiǎn)化，忽略管托底部以下部分。采用ANSYS Workbench軟件自帶的Design Modeler分別建立直管段模型、傳統(tǒng)滑動(dòng)支架管段模型、隔熱滑動(dòng)支架管段模型，3種模型截面見圖3。對(duì)材料熱導(dǎo)率、密度賦值，劃分網(wǎng)格，設(shè)置外部溫度和傳熱條件，采用穩(wěn)態(tài)傳熱分析模型溫度分布和熱損失。為分析方便，3種模型長(zhǎng)度均設(shè)定為1 m，傳統(tǒng)滑動(dòng)支架管段模型、隔熱滑動(dòng)支架管段模型均含1組支架，沿管道方向管托長(zhǎng)度設(shè)為600 mm。

2.規(guī)范性文件的“守護(hù)人”。公職律師參與稅收規(guī)范性文件的起草、審議和修改工作，避免文書同相關(guān)法律法規(guī)沖突，保障文書合法、合理。

在設(shè)計(jì)游戲和實(shí)踐游戲的過(guò)程中老師要注意充分發(fā)揮自己的引導(dǎo)作用和榜樣作用，老師首先要發(fā)揮自己的發(fā)散性思維，對(duì)游戲內(nèi)容和游戲規(guī)則進(jìn)行不斷創(chuàng)新。在游戲進(jìn)行過(guò)程中老師也要不斷觀察學(xué)生的興趣傾向，多鼓勵(lì)學(xué)生在游戲中釋放自己的天性，在游戲結(jié)束后老師要多鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己對(duì)游戲的意見和建議，然后不斷改善體育游戲教學(xué)法。

3 仿真模型

3種模型截面溫度分布云圖分別見圖4～6。由圖4可知，直管段模型外護(hù)層外表面溫度為23.5 ℃，保溫層起到了良好隔熱作用。由圖5可知，傳統(tǒng)滑動(dòng)支架管段模型外護(hù)層外表面最高溫度為224 ℃，位于管道下部。主要是由于管托與工作管直接焊接形成熱橋。由圖6可知，隔熱滑動(dòng)支架管段模型外護(hù)層外表面最高溫度為57 ℃，位于管道下部。與傳統(tǒng)滑動(dòng)支架相比，由于隔熱滑動(dòng)支架管托與工作管由隔熱瓦隔開，有效阻斷熱橋，因此外護(hù)層外表面最高溫度明顯下降。但由于隔熱瓦熱導(dǎo)率高于超細(xì)玻璃棉，外護(hù)層外表面最高溫度仍高于直管段。

3.1 仿真模型

隔熱滑動(dòng)支架結(jié)構(gòu)見圖2。與傳統(tǒng)滑動(dòng)支架相比，隔熱滑動(dòng)支架不再將管托直接焊接在工作管上，而是采用隔熱瓦(硬質(zhì)硅酸鋁，厚度為100 mm)包裹鋼管，再用緊固件抱緊隔熱瓦，在緊固件下部焊接管托(厚度12 mm)，管托底部與滑動(dòng)底板采用聚四氟乙烯滑塊隔開。

3.2 條件設(shè)定

由模擬結(jié)果可知，直管段模型、傳統(tǒng)滑動(dòng)支架管段模型、隔熱滑動(dòng)支架管段模型單位長(zhǎng)度熱損失分別為160.8、1 165.7、326.5 W/m。與傳統(tǒng)滑動(dòng)支架相比，隔熱滑動(dòng)支架的熱損失降低72%。

4 模擬結(jié)果

ANSYS Workbench是大型通用有限元分析軟件，在核工業(yè)、石油化工、機(jī)械制造、能源、汽車交通、國(guó)防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。

對(duì)模型進(jìn)行以下設(shè)定：材料為均質(zhì)，傳熱過(guò)程沒有相變。忽略軸向傳熱，工作管與保溫層、保溫層與外護(hù)層接觸良好。管托底部為絕熱。管內(nèi)輸送蒸汽溫度為300 ℃，室外溫度為-0.7 ℃，外護(hù)層外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為11.63 W/(m

·K)。

5 結(jié)論

① 直管段模型外護(hù)層外表面溫度為23.5 ℃，保溫層起到了良好隔熱作用。

② 由于管托與工作管直接焊接形成熱橋，傳統(tǒng)滑動(dòng)支架管段模型外護(hù)層外表面最高溫度為224 ℃。

③ 與傳統(tǒng)滑動(dòng)支架相比，隔熱滑動(dòng)支架管托與工作管由隔熱瓦隔開，有效阻斷熱橋，外護(hù)層外表面最高溫度明顯下降，為57 ℃。隔熱瓦熱導(dǎo)率高于超細(xì)玻璃棉，外護(hù)層外表面最高溫度仍高于直管段。

④ 直管段模型、傳統(tǒng)滑動(dòng)支架管段模型、隔熱滑動(dòng)支架管段模型單位長(zhǎng)度熱損失分別為160.8、1 165.7、326.5 W/m。與傳統(tǒng)滑動(dòng)支架相比，隔熱滑動(dòng)支架的熱損失降低72%。