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采用ANSYS软件建模实例分析确定水平方烟道内撑杆的布置型式

范文

余祖爱　刘露

摘要：采用ANSYS进行方形烟道实例建模计算，确定水平烟道内撑杆的布置型式，使烟道的结构更安全的同时节省材料，提高经济效益。

关键词：ANSYS;水平烟道;内撑杆的布置方式

中图分类号：G434 ? ? ? ?文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）15-0283-03

在电厂脱硫脱硝项目中，烟道是必然会被用到的构件，方形烟道在截面较大时，采用内撑杆可以大幅减小环肋的规格，合理使用内撑杆即可优化材料用量，实现经济效益。但内撑杆的具体布置型式如何，标准中并没有明确地给出规定，本文将采用ANSYS应力分析软件的实例，确定水平烟道的内撑杆布置型式，使烟道的结构更安全的同时节省材料，提高经济效益。竖直烟道因其四个面受力均衡，采用十字形内撑杆布置方式即可以很好滿足要求。

1 实例模型的基本参数确定

本文采用6mx6m的烟道，建立2种模型，烟道处于引风机之前和引风机至吸收塔两个位置进行考虑，引风机采用轴流风机，烟道设计等级均为常规设计，烟道壁厚为6mm，设计温度为200℃。积灰密度为10kN/m?（干灰），基本雪压 0.25kN/㎡，基本风压为0.65kN/㎡，烟道所在顶处标高取值10m，风压高度变化系数取1。

因本文仅研讨内撑杆的设置方式，所以外加固肋均按加内撑杆计算完毕且确定型号（各面均设置一根内撑杆），其中烟道壁板和加固肋材质均为Q235A（弹性模量192000MPa，许用应力116MPa），内撑杆材质为20（弹性模量175000MPa，许用应力123MPa）。具体载荷（自重载荷ANSYS采用加速度考虑）详见表1。

2 建立模型

本文模型中板面采用壳单元shell 181，加固肋采用梁单元beam 188，模型总长为10m，加固肋间距均为1m，内撑杆布置型式见图1（上方为顶面，下方为底面。后续备注中A、B和C按此图）。

模型见图2、图3（仅给出A型内撑杆布置方式）。

3 加载及后处理

水平烟道一端为固定支架一端为导向支架，按此原则对模型施加约束，根据在项目中所处位置对各面施加各自的压力载荷，根据重力方向施加反向重力加速度9800mm/S2，计算结果详见图4至图15（应力云图均采用第四强度理论，显示为薄膜加弯曲应力，变形单位为mm，应力单位为MPa）。

4结语

根据变形量及应力云图可以看出：

A型布置方式内撑杆数量最少，但其变形和应力最大（引风机到吸收塔段局部薄膜加弯曲应力超过1.5倍的许用应力，引风机之前段局部薄膜加弯曲应力超过了许用应力）。

B型布置方式相对于A型内撑杆数量仅多出11m，增加内撑杆重量仅为烟道重量的3%（引风机至吸收塔段）和7%（引风机之前段），但是，相较于A型，引风机之前段变形减少了30%应力减少了50%，引风机之后变形减少了50%应力减少了17%（局部薄膜加弯曲应力和许用应力已较为接近）。

C型布置方式相对于B型内撑杆数量变多，但变形和应力变化甚微。

所以对于水平烟道宜采用类似于B型的布置方式，此布置方式结构稳定且材料用量节省，安全而又经济。

参考文献：

[1] 钱成绪. 火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程配套设计计算方法[M].中国电力出版社，2004.

[2] 吴海赟. 基于ANSYS的矩形烟风道有限元分析[D]. 上海交通大学，2014：105.

【通联编辑：王力】

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