【摘 要】
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腔式吸热器吸热面为膜式壁面,膜式壁面温度梯度及约束造成蒸发管热应力的存在,太阳能的间歇性决定了腔式吸热器每天都要经历启动及停止过程,进而导致蒸发管承受热应力循环载荷,在此循环载荷的作用下,蒸发管会出现裂纹进而失效.本文提出一种计算腔式吸热器膜式壁蒸发管在稳态运行时热应力及其对使用寿命影响的间接方法,该方法先耦合腔式吸热器光热转换过程得到膜式壁面蒸发管换热条件,将此换热条件施加到蒸发管得到温度分布,
【机 构】
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西安交通大学化学工程与技术学院 陕西西安 710049 西安交通大学能源与动力工程学院多相流国家重
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腔式吸热器吸热面为膜式壁面,膜式壁面温度梯度及约束造成蒸发管热应力的存在,太阳能的间歇性决定了腔式吸热器每天都要经历启动及停止过程,进而导致蒸发管承受热应力循环载荷,在此循环载荷的作用下,蒸发管会出现裂纹进而失效.本文提出一种计算腔式吸热器膜式壁蒸发管在稳态运行时热应力及其对使用寿命影响的间接方法,该方法先耦合腔式吸热器光热转换过程得到膜式壁面蒸发管换热条件,将此换热条件施加到蒸发管得到温度分布,再计算管道在此温度分布下热应力,构造蒸发管零应力状态至稳定工作条件下热应力循环载荷,得到蒸发管使用寿命.采用该模型数值模拟研究了膜式壁蒸发管及模式壁支撑处热应力,并得到热应力对使用寿命的影响.计算结果表明:膜式壁附近蒸发管温度梯度很大;由于膜式壁面管道与翅片材料差异,膜式壁蒸发管热应力在翅片与蒸发管绝热侧焊缝处最大,高达486MPa;蒸发面支撑块限制了蒸发管自由膨胀,使得支撑块与蒸发管连接焊缝处热应力最大,高达548MPa;模式壁蒸发管在热应力循环载荷下使用寿命为226984次循环;支撑块焊缝处使用寿命为65949次循环.
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