基于流体动力学的放空管应力分析.pdf

- 18· 特 种 设 备 安 全 技 术 2010年第6期 基于流体动力学的放空管应力分析 王 晖 周 文 摘 要 根据放空管内流体流动特性，~,J,f／lANSYS流体一固体有限元分析软件，建立放空管流体动力学和结构应 力学模型，利用多物理场耦合得到放空管在流体压力下的应力分析：同时探讨了蒸汽压力以及支撑架与固定管道的距离 对放空管支反应力的影响。 关键字 放空管 流体动力学 应力 常 ，司知 ： 1 前 言 ． ( =0 (4) 锅炉和蒸汽管道的放空管是当主蒸汽流量过高或 者压力过大时用于减少蒸汽流量和压力、水压试验的 母 舞 詈， ㈤ 过程中用于排放残余空气而设置的一个部件。一般在 锅炉运行下不经常开启，因此锅炉设计 、安装 、使用和 再根据在单元内流体速度和压力方程分别为 ： 检验单位对此都不太重视 ．相关标准中对这块也没有 v= (￡) (x，y) (6) 特别的要求。但是2009年 3月份浙江巨化股份公司硫 p ’ (￡) (x， y) (7) 酸厂锅炉放空管的断裂造成一人死亡的事故 [11促使我 把方程 (6)、(7)分别代人 (4)，(5)可以计算得到不 们不得不重视这块 。ASME标准[21曾对安全阀排气反 同时刻的流速v和压力 P的结果，再采用安全阀反作 作用力的计算做了相关的规定 ，但是这个规定无法对 用力的计算公式可以知： 放空管的支反力进行计算 ，并且 AMSE标准里也未提 件 (p— )A (8) 及到放空管支反力的计算。本文通过利用 ansys有限 其 中式中南为流体的质量流量，v为流体 出口速 元分析软件 。建立管内流体动力学、结构应力分析模 度 ，P为流体出口压力 ，P为标准大气压，A为流通面积。 型。数值模拟分析放空管的支反应力的大小 ，同时探讨 根据以上公式可得 ： 了蒸汽压力以及支撑架与固定管道的距离对放空管支 0 = 反应力的影响。 w (9) d p 2 管道支反力计算的理论分析 。 。 t一 (10) 2 首先，根据流体力学的基本理论，得到流体的三个 筹 (11) 基本方程，分别为连续方程、动量方程和能量方程如式 若把计算得到的