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非稳态导热的实例分析热工基础电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库郑州电力高等专科学校热变形与热应力01汽轮机汽缸壁的热应力02目

录Content01电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库热变形与热应力压力不变的情况下，大多数物质在温度升高时，其体积增大，温度降低时体积缩小的现象。非稳态导热的实例分析热膨胀热变形热应力从热膨胀原理知道，当金属部件温度均匀上升，沿如果金属部件受热不均匀，两侧温度上升不一致，当一侧温度高于另一侧时，金属部件一侧的膨胀量大于另一侧的膨胀量，从而使金属部件弯曲，产生了热变形。当物体温度变化时，热变形受到其他物体或物体内部各部分之间的相互约束所产生的应力。热应力的规律——温度升高的一侧产生压缩应力，温度降低的一侧产生拉伸应力，即“热压冷拉”。非稳态导热的实例分析02电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库汽轮机汽缸壁的热应力非稳态导热的实例分析

金属平壁(如汽缸壁)与保温层均保持为室温t0，如图线AN所示。设想一个启动过程：把温度逐渐升高的蒸汽(如150~550℃)送至金属壁内侧；保温层外空气保持室温t0不变。分析金属平壁和保温层的温度变化。由图可见，在金属材料的不稳定导热过程中，壁面两侧的温差要比进入稳定状态后的温差大得多，内壁温度远高于外壁。内壁要膨胀而受到温度较低的外壁的阻碍，于是在内壁附近引起了一个附加的压缩应力，而内壁的热膨胀使得外壁又受到一个附加的拉伸应力，这种由于壁面中温度不均匀而引起的应力即为热应力。非稳态导热的实例分析机组在启动和升负荷过程中壁面被加热，在停机和降负荷过程中又被冷却。在运行期间壁面同一部位不断经受交变热应力的作用，使材料疲劳而出现裂纹。热应力越大，产生裂纹前所经受的应力循环次数越少，使用寿命越短。另外，热应力过大，可能使零件的合成应力大于许用应力。因此，在机组运行中要求将壁面的最大热应力控制在允许的范围内。非稳态导热的实例分析对一无限大平壁，壁的一侧受热，另一侧绝热良好，当壁内各点的温度随时间均匀上升时，壁面两侧的最大温差等于由上式可知，平壁两侧温差与蒸汽的升温速度成正比，与平壁厚度的平方成正比，与热扩散率成反比。其中壁的厚度影响最大。非稳态导热的实例分析汽轮机结构分析双层缸结构，中间通有蒸汽法兰加热系统采用优质的保温材料启动分析采用低参数蒸汽进行冲转控制升温速度，3~4℃/min冲转过程中进行暖机法兰加热系统采用优

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