شماره مدرك :
17318
شماره راهنما :
1878 دكتري
پديد آورنده :
آصفي نژاد، احمدحسين
عنوان :

تحليل تجربي و رياضي شكست لوله هاي واتر وال بويلر درام دار زير بحراني

مقطع تحصيلي :
دكتري
گرايش تحصيلي :
مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1400
صفحه شمار :
بيست وسه، 247ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
احمد كرمانپور، عبدالمجيد اسلامي
توصيفگر ها :
بويلر درام دار زير بحراني , خوردگي زير رسوبي , خزش , تحليل تنش , آناليز عنصري و فاز , تحليل شكست , تحليل شكست
استاد داور :
عباس بهرامي، ابوذر طاهري زاده، احمد كيواني
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/12/01
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مواد
دانشكده :
پرديس
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/12/08
كد ايرانداك :
2793772
چكيده فارسي :
هدف از رساله حاضر تحليل تجربي و رياضي پديده شكست لوله¬هاي واتر وال يك بويلر درام¬دار زير بحراني نيروگاهي و بررسي عوامل اصلي مؤثر برآن مي باشد. بدين منظور پس از ارزيابي آماري عيوب در بويلر و انجام بازديدهاي ميداني از محفظه احتراق، مطالعات مختلفي در دو بخش انجام شد. در بخش اول آزمون كنترل شيميايي بويلر، بررسي تغييرات ريزساختاري فلز لوله و آناليزهاي فازي و عنصري رسوبات با هدف يافتن منشأ رسوب و تأثير آن بر مكانيزم شكست، و مطالعه تأثير ارتفاع از كف محفظه احتراق بر تغييرات ريز ساختاري و رسوب گذاري به انجام رسيد. در بخش دوم دماي كاركردي سطوح داخلي، مياني، بيروني لوله و سطح مشترك لوله/لايه اكسيدي به دو روش تحليلي و شبيه سازي عددي محاسبه و مقايسه گرديد. بدين منظور محاسبات احتراق جهت يافتن شار گرمايي، محاسبه ضريب چرخش سيال كاركن، محاسبه ضريب انتقال حرارت سيال دو فازي در لوله هاي واتروال بويلر، حل تحليلي انتقال حرارت در لوله، شبيه سازي جريان دوفازي آب-بخار درون لوله بويلر به كمك ديناميك سيالات محاسباتي، محاسبات حالت بحراني در لوله ها كه مي تواند منجر به بيش گرمايش و سوختن لوله شود به انجام رسيد. تأثير متقابل افزايش دماي لوله و سينتيك رشد رسوب در حالت بدون خوردگي و در حالتي كه پديده خوردگي در سطح داخلي لوله وجود دارد مورد پژوهش قرار گرفت. در انتها نيز شبيه سازي تنش¬ها در لوله هاي واتر وال در حالت گرم و در حالت هاي با و بدون خوردگي تأثير خوردگي انجام پذيرفت. از آنجا كه بويلر مورد پژوهش گاز سوز بود لذا خوردگي ناشي از محصولات احتراق در سطح بيروني لوله ها بسيار اندك و قابل صرفنظر كردن بود. اين پژوهش نشان داد كه افزايش ضخامت لايه اكسيدي/ رسوبي و ضريب چرخش بويلر تأثير قابل توجهي بر سينتيك رشد رسوب و افزايش دماي لوله دارد به گونه اي كه افزايش 5/8% ضريب چرخش به ترتيب باعث كاهش 30 و70 درصدي دماي لوله و ضخامت رسوب مي¬گردد. در حالتي كه فقط رسوب گذاري وجود داشت رفتار تنش هاي هوپي، محوري، فون مايزز و كرنش با زمان خطي بود اما در حالتي كه علاوه بر رسوب گذاري خوردگي نيز وجود داشت رفتار اين پارامترها غير خطي گرديد. از سوي ديگر آزمون¬هاي خواص مكانيكي نشان دادند كاهش نسبي خواص مذكور در ارتفا ع¬هاي بالاتر نسبت به كف كوره مي¬تواند ناشي تغييرات ريزساختاري به علت تأثير متقابل افزايش دماي فلز لوله و رسوب گذاري در ارتفاع¬هاي بالاتر محفظه احتراق بوده باشد. انطباق نتايج آزمون گسيختگي تنشي بر نمودار تنش– پارامتر لارسون ميلر نيز افت خواص خزشي فلز لوله را نشان داد. اين موضوع منطبق بر مشاهدات ريزساختاري بود. نتايج اين پژوهش نشان داد شكست لوله هاي واتر وال در بويلر تحت پژوهش ناشي از خزش شتاب يافته بر اثر خوردگي و تأثير دوسويه افزايش دما و رسوب¬گذاري زياد بوده است.
چكيده انگليسي :
Abstract The purpose of this dissertation is the experimental and mathematical analysis of the phenomenon of failure of water wall tubes of a sub-critical power plant boiler and to investigate the main factors affecting it. For this purpose, after statistical eva‎luation of defects in the boiler and field visits of the combustion chamber, various researches were performed in two parts. In the first part, chemical control of boiler water, microstructural changes of tube metal and phase and elemental analyzes of deposit layers with the aim of finding the source of depositions and its effect on the failure mechanism, and studying the effect of height, from the combustion chamber floor, on the microstructural changes and sedimentation . In the second part, the functional temperature of the inner, middle and outer surfaces of the pipe and the joint surface of the pipe / oxide layer were calculated and compared by two methods of analysis and numerical simulation. For this purpose, combustion calculations to find heat flux, calculation of working fluid rotation coefficient, calculation of two-phase fluid heat transfer coefficient in boiler water pipes, analytical solution of heat transfer in pipe, simulation of two-phase water-steam flow inside boiler pipe using computational fluid dynamics Critical state calculations were performed on the pipes, which could lead to overheating and burning of the pipes. The interaction between increasing the pipe temperature and the growth kinetics of sediment in the state without corrosion and in the state of corrosion on the inner surface of the pipe was investigated. Finally, stresses were simulated in hot water pipes in hot condition and in corrosion and non-corrosion conditions. Since the boiler was a gas burner, the corrosion caused by the combustion products on the outer surface of the pipes was very small and negligible. This study showed that increasing the thickness of oxide / sediment layer and boiler rotation coefficient has a significant effect on sediment growth kinetics and increasing pipe temperature, so that increasing the rotation coefficient by 8.5% reduces pipe temperature and sediment thickness by 30 and 70%, respectively. It turns. In the case of only sedimentation, the behavior of Hopi, axial, von Mises and strain stresses was linear with time, but in the case of corrosion in addition to sedimentation, the behavior of these parameters became nonlinear. On the other hand, mechanical properties tests showed that the relative reduction of these properties at higher altitudes than the furnace floor could be due to microstructural changes due to the interaction of increasing the metal temperature of the pipe and deposition at higher altitudes of the combustion chamber. Adaptation of the stress rupture test results to the stress-Larson-Miller parameter diagram also showed a decrease in the creep properties of the pipe metal. This was consistent with microstructural observations. The results of this study showed that the failure of water wall pipes in the boiler under investigation was due to accelerated creep due to corrosion and the two-way effect of increasing temperature and high deposition.
استاد راهنما :
احمد كرمانپور، عبدالمجيد اسلامي
استاد داور :
عباس بهرامي، ابوذر طاهري زاده، احمد كيواني
لينک به اين مدرک :

بازگشت