Thermisch induzierte Spannungen am Strahlheizrohr unter Berucksichtigung von Fluid-Struktur-Interaktion Thermally induced Stresses in a radiant heating tube in dependance of Fluid-Structure-Interaction

摘要

Hohe Temperaturen sowie vor allem lokale Temperaturspitzen und deren Gradienten in den unterschiedlichen Komponenten des Industrieofens stellen ein Problem fur die Haltbarkeit der Ofenkonstruktion oder einzelner Ofenkomponenten dar. Um Ofenkomponenten zu optimieren und damit ihre Lebensdauer zu erhohen, ist die exakte Kenntnis der Temperaturverteilung in dem entsprechenden Bauteil von entscheidender Bedeutung. Dies fuhrt zu einer gekoppelten Betrachtung der stromungs- und warmetechnischen Verhaltnisse im Ofen mit der Spannungsberechnung fur das betrachtete Bauteil. Fur die Einfuhrung der so genannten Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) im Bereich Anlagenbau/Industrieofenbau werden Berechnungen zur Temperatur- und Spannungsverteilung fur ein Strahlheizrohr durchgefuhrt, da Strahlheizrohre besonderen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. High temperatures as well as local temperature peaks and their gradients within the different components of industrial furnaces are a problem for the durability of the furnace construction or Single components. In order to optimize furnace component design and thereby increase the life expectancy of the considered component the exact knowledge of local temperature distributions is indispensable. This leads to a coupled examination of fluid flow and thermal processes with stress calculation in the considered component. In order to introduce the so-called Fluid-Structure-Interaction (FSI) in the field of plant engineering and industrial furnace engineering a radiant heating tube was selected for calculations concerning temperature- and stress distribution, since particularly radiant heating tubes are subject to considerable thermal and mechanical loading.