辐射管常用在需要将工件与燃烧环境隔离的工业应用中。w型辐射管加热装置的工作原理是燃料在密封的辐射套管内燃烧,辐射管表面受热后主要以热辐射的形式把热量传递给被加热工件。由于燃烧产物不与工件接触,所以不会造成燃烧气氛对工件的氧化或烧损(21。炉内气氛及加热温度便于控制和调节,适用于冷轧带钢等产品的高质量加热要求。辐射管虽然有很多优势但仍存在一些自身的缺陷,如:辐射管表面温度不均匀、NOx排放量较高、寿命不高等。
辐射管中的高温烟气通过对流和辐射将热量传递给辐射管。辐射管在850℃一1 080℃的高温恶劣环境下长期连续工作,在交变热应力和自重的共同作用下,易发生弯曲疲劳损坏及蠕变变形破坏,造成辐射管失效。辐射管由于应力破坏而导致的失效仍然是工业中一个备受关注的问题1许多学者对辐射管的发展做出了很大的贡献,例如 egall研究了稳定状态下燃气陶瓷辐射管的机械性能1), Y. Or can 1, Candella"和"Eraslan 1研究了辐射管的热应力。
也有很多学者对辐射管的内部燃烧流场以及温度分布做了很大贡献1。为此就必须合理的设计辐射管的结构和改善管体的材质,优化辐射管管内燃烧状态,同时还要考虑辐射管的传热效率问题、环保问题等。因此全面研究辐射管的设计理论和方法具有十分重要的意义。本文仅从机械结构设计的角度较系统地分析了目前辐射管在不均匀温度场下的变形及应力分布规律,提出辐射管现存的问题。并在此4础上进行了结构改进,用数值模拟方法对改进效果进行评估。结果表明:所述的改进简单、实用、有效。
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