Celem pracy jest opracowanie metody identyfikacji cieplnych warunków pracy grubościennych elementów kotła energetycznego w warunkach nieustalonych. W ramach pracy przeprowadzono eksperyment na stanowisku laboratoryjnym. Podczas eksperymentu grubościenna komora wylotowa z kotła parowego była gwałtownie nagrzewana za pomocą pary nasyconej. Na komorze parowej zainstalowano termopary na powierzchni zewnętrznej. Opracowana metoda pozwala na rekonstrukcję nieustalonego dwuwymiarowego pola temperatur w badanym elemencie. Proponowana metoda bazuje na rozwiązaniu zagadnienia odwrotnego przewodzenia ciepła za pomocą Metody Objętości Skończonej i uwzględnia zmienne własności termofizyczne stali w funkcji temperatury. Proponowana metoda została zwalidowana dzięki pomiarom temperatury na grubości ścianki w miejscach lokalizacji węzłów obliczeniowych. Wyniki eksperymentu zostały porównane z Metodą Elementów Skończonych oraz metodą analityczną. Rekonstrukcja nieustalonego rozkładu temperatury pozwala na wyznaczenie naprężeń cieplnych. Wartości naprężeń zostały porównane z metodę analityczną oraz metodami tensometrycznymi. Proponowana metoda nadaje się do zastosowań przemysłowych, gdyż wymaga znajomości warunków brzegowych tylko na jednej powierzchni (tj. powierzchnia zewnętrzna, która jest łatwo dostępna). Za pomocą zaproponowanej metody została przeprowadzona analiza cieplno- wytrzymałościowa krytycznych elementów kotła energetycznego. Do tego celu zostały wykorzystane pomiary z rzeczywistego obiektu.
The aim of the thesis is to develop a method for identification of thermal conditions of the operation of thick-walled elements of a power boiler in unsteady- state conditions. The scope of the analysis includes an experiment carried out on a laboratory stand. During the experiment, the steam boiler thick-walled outlet header is heated rapidly with saturated steam. Thermocouples are installed on the steam header outer surface. The method enables reconstruction of the two-dimensional temperaturę field in the element under analysis. The proposed method is based on solving the inverse heat conduction problem by means of the finite volume method and takes account of temperature-dependent^changes in thermophysical properties of Steel. The presented method is validated by temperaturę measurements on the wali thickness in computational nodes. The experimental results are compared to those obtained from the finite element method and from the analytical method. Reconstruction of the transient temperaturę distribution makes it possible to determine thermal stresses. The values of stresses are compared to the results of the analytical and extensometric methods. The proposed method is suited for industrial applications because it reąuires the knowledge of boundary conditions on one surface only (i.e. on the outer surface, which is easily accessible). The method is used to conduct a thermal and strength analysis of the power boiler critical elements. The analysis is carried out using measurements performed on the real facility.
Klasyfikacja PKT
440000 Energetyka
447500 Maszyny i urządzenia energetyczne
Wydział
Wydział Mechaniczny
Licencja
Licencja PK
Prawa dostępu
Zasób dostępny dla zalogowanych użytkowników lub z komputerów w domenie PK
