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

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مواد

دكتري

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.

210194

مواد

پرديس

دانشگاه صنعتي اصفهان

عباس بهرامي، ابوذر طاهري زاده، احمد كيواني

احمد كرمانپور، عبدالمجيد اسلامي