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空气预热器胀缩节最大补偿值的计算 张学明 何雁飞 任孝明 (无锡华光锅炉股份有限公司) 摘 要：本文主要介绍胀缩节计算的力学原理和计算实例。 关键词：空气预热器；胀缩节；力学模型；计算实例。 1前言 力由零逐渐增到最大值时，由于弹性体的变形， 锅炉的产品设计，尤其是零部件结构的设 力的作用点将沿力作用线的方向有一位移，因 计，诸多凭借经验。以管式空气预热器为例， 而力将作功。当弹性体内的应力在弹性极限以 对其管箱管板，人们立即可确定其上、中、下 内时，则力所作的功将全部以变形能的形式储 管板的厚度和材料，若问管板厚度如何定的? 藏于弹性体内。运用这一概念，可计算弹性体 有什么计算依据可循?多数人恐怕只能答复是 的变形。 “凭经验”；又如空气预热器上惯用的金属胀缩 由变形能的算式可见，变形能可用外力的 节，人们也难以找到计算其最大补偿值的方法。 二次方来表达。如果材料符合虎克定律，弹性 我公司的胀缩节标准中，也同样没有提供胀缩 体的微小变形并不影响外力的作用，且在计算 节的最大补偿值，在实际设计选用中，只能凭 应力时可略去微小变形的影响，则弹性体各点 经验，估量使用。 的位移与外力呈线形关系，即所谓 “线形结构”。 在这里推荐给大家一个计算胀缩节最大补 “对于线形结构，它的应变能U对任一外力Pn 偿值的实用方法，供各位读者参考使用。 的偏微分等于该荷载相应的位移6n，只要它 本理论的基本点是基于 材料力学))中的 的应变能表达为荷载的函数”。 “卡氏定理”。 用算式表示，即为：6n=du／dPn (1) 2．胀缩节最大补偿值的实用算法： 这就是 “卡式定理”。这里所指的力和位 (1)力学原理： 移是广义的，应当包括力偶和转角。 由 材料力学 得知，当作用于弹性体的 (2)力学模型：(见图1) R、 C 0 l＼ 一I 渤 图1力学模型 一 22— 如图l所示，在P力 (外力或热胀力)作 U=，ln(M ／2EJ)dx (7) 用下，一个完整的单波胀缩节，其全部变形值 式中：M=P (1+r—x)，代人得： △=25，为平衡P力，在半波的A，B点上 U=P212[(1+r)2-(1+r)l+l／3]／2EJ (8) 产生力偶M：Ph／2。 U对P的微分，得到变形 根据 “卡式定理”来求变形 (即位移或胀 6PcD=dU／dpO．3331PE／J+rI~PE／J+haPE／J(9) 缩值)，则得： (c)DB段 5：5P一5m (2) DB段的弹性变形能U为： 式中：5P——由P力引起的变形，mm U=，n／20(M ／2EJ)Rd仅 (10) 5m——由力偶M引起的变形，mm 式中：M=P (1+r+RSin仅)，代人得： 取B点为固定端，则P力作用下A点的变