机械工程材料

作者：杨滨, 徐润, 怀欣颖, 蒋文春, 王岩松

关键词：高温带压容器, 热流固耦合分析, 高温蠕变, 多场耦合校核, 寿命预测

基于热流固耦合分析框架，采用考虑流-固双向实时交互作用的直接耦合和传统单向耦合方法模拟高温带压焙烧炉筒体和轴的温度场和应力场，并依据第一强度理论对筒体和轴进行强度校核；基于Norton-Bailey和K-R损伤理论，建立了筒体高温蠕变模型，对其蠕变寿命进行预测。结果表明：对于筒体温度场和应力场，单向耦合与直接耦合的模拟结果相近，最高温度和最大应力相对误差分别为0.0028，0.0069；对于轴温度场，单向耦合与直接耦合的模拟结果相近，最高温度相对误差为0.0228；对于轴应力场，单向耦合模拟的最大应力约为直接耦合的2.5倍。基于直接和单向耦合模拟结果，物料未预热时，焙烧炉筒体最大应力超过许用应力，未通过强度校核；轴最大应力低于许用应力，通过强度校核。提高物料进口温度可以降低筒体进口段温差并消减应力，当物料进口温度为350 ℃，筒体最大应力低于许用应力，通过强度校核。在物料进口温度350 ℃下模拟得到的焙烧炉筒体高温蠕变失效位置位于蒸汽进口内侧区域，服役寿命约为12.5 a。

来源：2025年第10期

《机械工程材料》期刊编辑部

查看机械工程材料杂志2025年第10期