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《辽宁科技大学》 2006年
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高炉热风炉管道系统的稳定性研究

王贤  
【摘要】:热风炉是向高炉提供热风的必要燃烧和换热设备,它周围拥有复杂的管道系统,其稳定性将直接影响到热风炉的使用寿命和送风温度,因此本文通过数值计算、现场测试和实验研究的方法找出管道振动的主要原因,并系统地分析了影响高炉热风炉管道系统稳定性的各方面因素。 首先本文运用非定常气流流动理论来研究热风炉管内气柱的动力特性。利用通用CFD软件计算不同速度、脉动频率下压力不均匀度沿管道的分布情况,同时计算出管内气柱的前几阶固有频率及共振管长,该方法为热风炉管道系统选取合适的长度提供了参考。进而又研究了温度对气柱固有频率的影响,得出通过改变气体的预热温度,使气柱固有频率远离管道结构的固有频率和激发频率,从而可避免共振的发生。 紧接着本文对管道结构进行了有限元分析,利用ANSYS软件计算出管道前几阶固有频率及其振型,并根据热风炉输气管道特点探讨了气体预热温度、压力和速度变化对结构固有频率的影响程度。当知道结构固有频率后,便可以通过优化结构,例如重新布置支点、减少弯头数、改变管的厚度、设置膨胀圈等方法,改变结构的固有频率,为避开共振频率打下基础。 然后再应用通用CFD软件对具有弯曲和变径的热风炉管内流场进行模拟,得到当流体流过弯管、文氏管后形成了二次流、环流,并发生边界层分离和周期性旋涡脱落,它们会使后面的管流处于脉动状态,脉动状态的流体在管内流动时,会引起管道系统产生振动。因此当管道系统发生振动时,减少弯头和异径管数也是消除振动的有效方法之一。 最后应用CCD光学成像系统对热风炉管道系统进行了水模型实验研究,同时对现场振动信号进行测试分析,并与理论计算分析和实验结果进行对照,结果表明:管内气流脉动频率与某阶气柱固有频率和结构固有频率相接近时将引起管道系统共振,该结论为热风炉管道系统消除振动提供了依据。
【学位授予单位】:辽宁科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TF578

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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