Cieplne warunki brzegowe w przypadku obliczania stanu naprężenia w elementach grubościennych kotłów energetycznych

• Autorzy: Wacławiak Krzysztof

Warianty tytułu

EN

Thermal boundary conditions in case of stress calculation of thick-walled elements of power boilers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł pokazuje numeryczny sposób wyznaczenia współczynnika wnikania ciepła przy przepływie pary wodnej w elementach grubościennych kotłów energetycznych. Elementy te obliczane są z warunku wytrzymałościowego na pełzanie. Literatura wskazuje również na znaczenie zmęczenia cieplno-mechanicznego powstającego w materiale w czasie rozruchu i odstawienia. Planuje się zwiększyć częstość rozruchów starszych bloków energetycznych eksploatowanych jako jednostki szczytowe. Typowe obliczenia cieplno-mechaniczne zakładają znajomość współczynnika wnikania ciepła od pary do elementu grubościennego i jej temperaturę. W obliczeniach tych pomija się izolację elementu, zakładając warunki konwekcji swobodnej do otoczenia. W pracy przeanalizowano te założenia i wykonano reprezentatywne obliczenia numeryczne.

EN

This paper presents a numerical calculation of heat transfer coefficient for steam flowing through a thick-walled elements of a power boiler. Such elements of power boilers are designed regarding creep loading. Literature shows that thermo-mechanical fatigue should also be considered especially during start-up and shut-down periods. Old boilers will be operated more frequently in upcoming years. They may be still used as steam producers during peak demand for electricity. Typical thermal and mechanical calculations used defined boundary conditions for a fluid side including heat transfer coefficient and near wall fluid temperature. Usually insulation is omitted, only natural convection to the air is included. This paper presents modeling and some exemplary calculations of proper heat transfer determination, where local and transient variables are found.

Słowa kluczowe

PL

konwekcja wymuszona; konwekcja swobodna; element grubościenny; obliczenia przepływowo-cieplno-mechaniczne

EN

natural convection; forced convection; thick-walled elements; flow-thermal-mechanical calculations

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 39, nr 70
• Strony: 70--76
• Opis fizyczny: Biblogr. 5 poz.

Twórcy

autor

Wacławiak Krzysztof

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Śląska

Bibliografia

• 1. EN 12952-3 Standard. Water-tubes boilers and auxiliary installations, part 3 - Design and calculation for pressure parts of the boiler.
• 2. Okrajni J, Twardawa M.: Boundary conditions in models of power plant components under thermal loading. „Archives of Materials Science and Engineering” 2013, Vol. 62, No. (1), p. 28-35.
• 3. Pioro I., Mokry S.: Thermophysical properties at critical and supercritical pressures, heat transfer – theoretical analysis, experimental investigations and industrial systems, Aziz Belmiloudi (Ed.), ISBN: 978-953-307-226-5, InTech, (2011). Available from: http://www.intechopen.com/books/heat-transfer-theoreticalanalysis-experimental-investigations-and-industrial-systems/thermophysical-properties-at-critical-andsupercritical-pressures.
• 4. Twardawa M.: Zmęczeniowe uwarunkowania trwałości stopów stosowanych na elementy grubościenne bloków energetycznych o parametrach nadkrytycznych (Fatigue conditionings and the durability of alloys applied for thick-walled elements of supercritical boilers). Doctoral dissertation, Biblioteka Główna Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2014.
• 5. Wacławiak K., Okrajni J.: Modelowanie wpływu parametrów eksploatacyjnych na stan naprężenia rur grubościennych w kotłach o parametrach nadkrytycznych. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej 298, Mechanika, t.XXXV, z. 1/2018, s. 101-115.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).