设计了一种用于回收利用工业炉散失热量的特型硅碳棒，运用商业软件ANSYS对其中的热场、流场和热应力进行三场藕合计算，对结构和操作参数进行分析和优化结果表明:硅碳棒内的竖管截面为椭圆时热应力最小，管道直径和气体进口速度与硅碳棒中所产生的最大热应力成反比日D有一个最佳值6载有热流体的厚壁管在工业上获得了广泛的应用，这些应用包括:换热器、冶金炉和热管等等。在有些冶金炉中需要在炉内壁生成一层凝固的电解质来保持内衬，因为硅碳棒有很好的热导率和耐腐蚀能力，所以它被广泛用于冶金炉的内衬。这将增加炉子的散热，如何回收散失的热量对炉子节能是非常重要的。由于空气和硅碳棒的换热，在硅碳棒内会生成较大的热应力，进而破坏硅碳棒。因此如何设计一种硅碳棒回收散失的热量来加热低温空气，充分利用被加热的空气，并能承受所产生的热应力是我们当前的一项重要的课题。

        本文运用大型商业软件ANSYS对碳化硅的复杂结构和操作参数进行优化，使硅碳棒换热元件内所产生的热应力达到最小。找出硅碳棒中减少热应力的途径。(5)硅碳棒内热传导控制方程:72T1x落一0(8)(6)硅碳棒的边界条件①硅碳棒与外界空气的边界:aouter一12W/(m2K一1)(9)式中aouter为硅碳棒与内部熔体的对流系数。②硅碳棒与高温流体的边界ainr=220Wl(m2K一1)(10)式中。irzter为硅碳棒与外部空气的对流系数。热应力控制方程热应力和热应变的关系列于热弹性方程式中为切线应变，。为硅碳棒的热膨胀系数为硅碳棒的泊松比，6B为切线热应力，6为沿x轴的热应力，6y为沿)轴的热应力，E为硅碳棒的弹性模量式中Ez,Ey为沿二轴、)轴的应变。数值求解图1给出了壁厚(硅碳棒边到蛇管壁间的厚度)t和管道直径D在硅碳棒中的位置和意义，以及硅碳棒的物理模型，其中的管道分两种，一种是竖管，另一种是蛇管。空气从竖管和蛇管中流过，通过硅碳棒与高温熔体发生热交换。这是一个两种流体通过固体进行热交换的过程。对此过程运用有限元法来求解空气流场、热场和硅碳棒热应力场。首先求解速度和压力场，由速度来确定空气与管道内壁之间的对流系数。进而计算温度场，最后计算热应力场。实现了流场、热场和热应力场三场藕合计算。为了得到高温的气体，气体入口温度设为600℃，入口速度设为17m/s。表1列出了碳化硅砖和流体的物性参数。从接头形状、竖管截面形状、空气入口速度、t/D和蛇管直径五个方面对硅碳棒中热应力场进行数值仿真计算。其中接头形状有四种，竖管截面形状有两种;空气入口速度分别为10,15,17和20m/s;汀D分别取4,5,6,7,8和9;蛇管直径分别取4,4.5,5不口6mm。http://www.guitanbang.net.cn/

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