热变形热应力以及热膨胀

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1、Ⅰ  汽轮机的受热特点一、汽缸壁的受热特点汽轮机启停过程是运行中最复杂的工况。在启停过程中,由于温度剧烈变化,各零部件中及它们之间形成较大的温差。导致零部件产生较大的热应力,同时还引起热膨胀和热变形。当应力达到一定水平时,会使高温部件遭受损伤,最终导致部件损坏。1.汽缸的受热特点(1)启动时,蒸汽的热量以对流方式传给汽缸内壁,再以导热方式传向外壁,最后经保温层散向大气,汽缸内外壁存在温差,内壁温度高于外壁温度,停机过程则产生相反温差。(2)影响内外壁温差的主要因素:①汽缸壁厚度δ,汽缸壁越厚,内外温差越大。②材料的导热性能;③蒸汽对内壁的加热强弱。加热急剧:温度分布为双曲线型,温

2、差大部分集中在内壁一侧, 热冲击时;加热稳定:温度分布为直线型,温差分布均匀, Ⅰ  汽轮机的受热特点一、汽缸壁的受热特点汽轮机启停过程是运行中最复杂的工况。在启停过程中,由于温度剧烈变化,各零部件中及它们之间形成较大的温差。导致零部件产生较大的热应力,同时还引起热膨胀和热变形。当应力达到一定水平时,会使高温部件遭受损伤,最终导致部件损坏。1.汽缸的受热特点(1)启动时,蒸汽的热量以对流方式传给汽缸内壁,再以导热方式传向外壁,最后经保温层散向大气,汽缸内外壁存在温差,内壁温度高于外壁温度,停机过程则产生相反温差。(2)影响内外壁温差的主要因素:①汽缸壁厚度δ,汽缸壁越厚,内外温差

3、越大。②材料的导热性能;③蒸汽对内壁的加热强弱。加热急剧:温度分布为双曲线型,温差大部分集中在内壁一侧, 热冲击时;加热稳定:温度分布为直线型,温差分布均匀, Ⅰ  汽轮机的受热特点一、汽缸壁的受热特点汽轮机启停过程是运行中最复杂的工况。在启停过程中,由于温度剧烈变化,各零部件中及它们之间形成较大的温差。导致零部件产生较大的热应力,同时还引起热膨胀和热变形。当应力达到一定水平时,会使高温部件遭受损伤,最终导致部件损坏。1.汽缸的受热特点(1)启动时,蒸汽的热量以对流方式传给汽缸内壁,再以导热方式传向外壁,最后经保温层散向大气,汽缸内外壁存在温差,内壁温度高于外壁温度,停机过程则产

4、生相反温差。(2)影响内外壁温差的主要因素:①汽缸壁厚度δ,汽缸壁越厚,内外温差越大。②材料的导热性能;③蒸汽对内壁的加热强弱。加热急剧:温度分布为双曲线型,温差大部分集中在内壁一侧, 热冲击时;加热稳定:温度分布为直线型,温差分布均匀, Ⅰ  汽轮机的受热特点一、汽缸壁的受热特点汽轮机启停过程是运行中最复杂的工况。在启停过程中,由于温度剧烈变化,各零部件中及它们之间形成较大的温差。导致零部件产生较大的热应力,同时还引起热膨胀和热变形。当应力达到一定水平时,会使高温部件遭受损伤,最终导致部件损坏。1.汽缸的受热特点(1)启动时,蒸汽的热量以对流方式传给汽缸内壁,再以导热方式传向外

5、壁,最后经保温层散向大气,汽缸内外壁存在温差,内壁温度高于外壁温度,停机过程则产生相反温差。(2)影响内外壁温差的主要因素:①汽缸壁厚度δ,汽缸壁越厚,内外温差越大。②材料的导热性能;③蒸汽对内壁的加热强弱。加热急剧:温度分布为双曲线型,温差大部分集中在内壁一侧, 热冲击时;加热稳定:温度分布为直线型,温差分布均匀, 汽轮机稳定运行工况;缓慢加热:温度分布为抛物线型,内壁温差较大,实际启动过程中;2.转子的受热特点蒸汽的热量以对流方式传给转子外表面,再以导热方式传到中心孔,通过中心孔散给周围环境,在转子外表面和中心孔产生温差,温差取决于转子的结构、材料的特性及蒸汽对转子的加热程度

6、。二.热应力由于温度的变化而引起物体的变形称之为热变形。如果物体的热变形受到约束,则在物体内部就会产生应力,这种应力称之为热应力。当温度变化时,如果物体内各点的温度变化是均匀的,并且其变形不受约束,既可以自由膨胀或收缩,则物体只存在热变形,而不产生热应力。如果物体膨胀受到约束,则物体内将产生压应力;如物体冷却收缩受到约束,则物体内将产生拉应力。当物体加热或冷却不均匀,温度分布不均匀时,物体即使不受到外部约束,其内部也会产生热应力,高温区产生压应力,低温区产生拉应力。汽轮机转子和汽缸的热应力主要是由于温度分布不均匀引起的。在汽轮机启动及变工况时,由于掠过转子和汽缸表面的蒸汽温度是不

7、断变化的,这就引起转子和汽缸内部温度分布不均匀且随工况变化。正是由于这种不均匀的温度分布,使得转子和汽缸内部产生了热应力。热应力的大小只与金属部件内的温度分布有关,温度分布越不均匀,产生的热应力就越大。而金属部件的温度分布取决于材质、换热剧烈程度、蒸汽温升率。蒸汽温升率越大,金属部件内的温度分布越不均匀,造成的温差越大,产生的热应力也越大,当热应力超过一定值后,会使金属部件产生塑性变形,从而引起较大的疲劳损伤。对汽轮机转子来说,在机组启停或变工况条件下,往往在调节级前后产生最大的

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