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科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
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DOI：10.16660/jki.1674-098X.2018.03.081
薛英喜 洪增元
(哈尔滨汽轮机厂辅机工程有限公司 黑龙江哈尔滨 150090)
摘 要：本文对凝汽器水室进行实体建模，使用ABAQUS软件对水室在设计压力和试验压力下的强度进行分析计算，通过分析水室在设计压力及试验压力下的压力及变形情况，对凝汽器水室结构提出改进措施，为水室的优化设计提供参考。关键词：凝汽器 水室 强度分析中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)01(c)-0081-02 凝汽器是使驱动汽轮机做功后排出的蒸汽变成凝结水的热交换设备。水室是凝汽器中引导冷却水进入和离开冷却管的部件，直接关系到机组的热效率。本文利用A BAQUS 软件对设计压力和试验压力下的水室进行强度分析，计算得到了相应工况下的水室应力和变形情况，对凝汽器水室结构进行评价分析，为水室的优化设计提供参考。
1 建模
1.1 结构模型
水室主要由主壳体、加强管及连通管焊接而成，根据提供的图纸，通过UG 软件建立水室的三维模型，如图1所示，水室侧板及加强筋板采用SA516.Gr70材料，许用应力为138M Pa。弹性模量：2.1× 105M Pa，材料密度：7.85×103 kg/m 3，泊松比：0.3。1.2 有限元计算模型
设计压力为0.5M Pa，水压试验压力为0.65M Pa，水室静水压力相对试验压力较小，在此忽略不计。对矩形法兰处进行约束，限制其6个自由度，在循环水接口处法兰连接压力试验堵板。
2 计算结果分析
2.1 水室在0.5MPa设计压力下
由应力结果可知(图1)，水室较大应力出现位置主要集中在一些结构不连续区域，如侧板和底部平板以及连通管相交位置，水室整体并没有较大面积的高应力区域出现，还可以看到水室内排加强管倒数第二根所承受拉力较大，最大应力为245.5M Pa，已经超过加强管材料SA-106的屈服极限240MPa。其原因为这一部分侧板表面受内压变形较大，而加强管截面积相对较小，不足以承受两侧板的拉力所致。应考虑在不影响水室流场的情况下，增加加强管的直径或以加强杆替代以满足强度的要求。
水室的变形情况如图2所示。从中可以看到，在0.5M Pa 设计压力作用下，水室最大变形出现在内排加强管倒数第二根，变形为5.9m m。壳体最大变形发生在侧板中下部，最大变形为4.3m m，造成此处变形较大的原因是由于加强管布置间距较大所致，但4.3m m的最大变形量相对于30m m的
壳体厚度来说可以忽略。2.2 水室在0.65MPa试验压力下
由应力结果可知，在0.65M Pa试验压力下，水室较大应力出现位置与设计压力时基本相同，水室整体并没有较大面积的高应力区域出现。水室内排加强管倒数第一根、第二根所承受拉力较大，最大应力为253.5M Pa，同样已经超过加强管材料SA-106的屈服极限240M Pa。为防止加强管整体屈服应考虑进行加强。李佳琦为啥没有薇娅厉害
同时，在0.65M Pa试验压力下，水室最大变形出现在内排加强管倒数第二根，变形为10.02mm。壳体最大变形发生在侧板中下部，最大变形为6.74m m，水室壳体变形较小不会对整体刚度造成大的影响，但由于加强管应力屈服引起的过大变形，需要对其进行重新加强。
2.3 改进方案
水室内部加强管并不是每根都承受着很大的侧板受压扩张所带来的拉力，只有临近连通管管口的4根加强管受力较
图1 水室在0.5MPa设计压力下的应力分布
图2 水室在0.5MPa设计压力下的变形情况Copyright©博看网 www.bookan. All Rights Reserved.
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大，尤以内排加强管最下面的两根为最大。可以采用去除外排（靠近法兰侧）加强管，内排只保留连通管管口附近的4个加强管的改进方案。
同时，水室内排加强管倒数第一、第二以及第三根的应力都已经达到其材料的屈服极限，其原因主要是由于加强管外径较小（截面惯性矩较小）导致刚性不足所引起的。因此我们将加强管改为相同直径的加强杆来对侧板进行加强。
3 结语
通过A B A Q U S 计算得到了水室结构的应力和位移分布情况，结果表明：水室主壳体在0.5M P a设
计压力和0.65M Pa水压试验压力下的结构均能够满足强度要求；水室内部加强管结构不足以承受侧板拉力，应力达到屈服，可能会对水室结构安全造成影响。可以考虑以水室连通管临近4根加强杆（或与其截面积相等的加强管）结构替代原设计中的两排各6根加强管结构的改进方案。
参考文献
[1] 石亦平，周玉蓉.A BAQUS 有限元分析实例详解[M].北
京：机械工业出版社,2006.
[2] 张卓澄.大型电站凝汽器[M].北京：机械工业出版社，
1993.
[3] 王勖成，邵敏.有限单元法基本原理和数值方法[M].北京:
清华大学出版社,1997.纪新刚
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300℃左右，之后进行蒸发干燥之后可以取下烧杯，之后放置在常温下进行冷却。
待烧杯冷却之后，需要添加2mL醋酸铵溶液，之后使用水溶液洗净烧杯壁。之后再添加10m L硝酸，之后需要将溶液放置在容量瓶当中进行定容，在测量铅含量时需要提供原子吸收光谱法进行。
（4）测定难溶性铅：将残渣b和残渣d置入于烧杯当中，之后添加硝酸、高氯酸和硫酸，剂量分别为10m L 、2m L 和15mL，之后将烧杯置于电热板上进行加热处理，将温度控制在150℃左右，持续进行加热处理，等到其出现白烟为止，这时候生成的白烟主要是三氧化硫。之后将电热板温度控制在300℃左右，直到溶液清澈透亮，持续加热直至发干。在此时需要将烧杯置于室温进行冷却，冷却完成之后需要添加2mL 醋酸铵溶液清洗烧杯，之后再置入10mL硝酸进行定容，在测量铅含量时需要提供原子吸收光谱法进行。
3 结果
此次研究主要是选取不同产地的铅精矿，对其进行XRF 半定量分析，表1为铅精矿当中所含有的主要元素成分。
由表1数据可以看出，铅精矿当中含有的化学元素主要是铅、锌、硫、铁、铜、硅、铝和硼，其中含量最高的化学元素就是铅、锌、硫、铁。3.2 铅精矿的XRD 表征
铅精矿当中物相主要是硫化锌、方铅矿还有少量的三氧化二铅和FeD。按照实际的铅矿构成因素，铅精矿当中含有铅钒和白铅矿以及微量的铅化合物。
铅精矿当中的主要物相为方铅矿，然而由于方铅矿具有十分复杂的铅物相，X射线技术只能够对部分铅物相进行识别和检测，识别率仅为3%，因此，铅精矿的XRD分析技术无法有效识别所有的铅物相。
4 结语
总而言之，铅精矿当中的铅主要是难溶性铅、硫化态铅和易溶性氧化钛铅等物相，在分析易溶氧化铅时主要是使用抗坏血酸、醋酸和醋酸铵混合溶液进行，为了浸出硫化态铅，需要通过过氧化氢、醋酸铵以及醋酸混合溶液进行，处理之后形成的残渣物质就是难溶性铅，使用选择性铅物相
分离技术能够为选择铅精矿位置、冶炼技术操作提供具有现实意义的依据，能够全面推动该领域的发展。
参考文献
[1] 何风文.云南某铜铅锌多金属硫化矿在铜铅分离浮选中应用组合抑制剂的试验研究[J ].中国金属通报，
2017,19(10):66-67.
[2] 梁瑞永.铅锌混合精矿中铅的化学分析方法的探讨[J].世
界有金属,2017,29(10):263,265.
[3] 肖军辉，施哲，陈金花.共生铅-锌混合精矿硫酸化焙烧分
离铅、锌研究[J].矿冶工程,2016,17(6):64-68.
吕贝卡
[4] 陈代雄，杨建文，祁忠旭，等.凡口铅锌矿铅锌硫混合精矿分
离试验研究[J].有金属科学与工程,2015,26(2):104-110.
[5] 范丽新.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铅锌混
合精矿中的Cu,Cd,Fe,As,Ag,A l6种元素[J].中国无机分析化学,2015,13(3):30-32.
[6] 冯其明，周荣.经铜离子活化后的某铅锌硫混合精矿中闪
探索性因子分析锌矿的浮选分离研究[J].矿冶工程,2016,31(5):32-34.
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