Jinwei Heater analysiert Spannungskonzentration in Rohrheizungs-U-Bögen

Shengzhou Jinwei Electric Heating Appliance Co., Ltd. hat einen fortschrittlichen Rahmen für die Finite-Elemente-Analyse (FEA) entwickelt, um das Design von Rohrheizungen zu verfeinern. Das Unternehmen gibt an, dass diese Methode hilft, die Verteilung der Oberflächenlast und insbesondere die Spannungskonzentrationen in U-Bögen vorherzusagen, die als dominanter Fehlerort identifiziert wurden.

Eine zentrale Erkenntnis der Analyse ist, dass das Verhältnis von Biegeradius zu Außendurchmesser (R/D) die wichtigste Variable ist, die die Ausfallraten in den Bögen beeinflusst. Jinwei gibt an, dass die Industriepraxis und eigene FEA-Datensätze ein R/D-Verhältnis von mindestens 2,5–3,0 für Mantelrohre aus Incoloy und Edelstahl unterstützen.

Die Studie betont, dass ein sequenzieller thermisch-mechanischer FEA-Ansatz notwendig ist, da das Temperaturfeld die thermische Dehnung treibt, die wiederum die Biegespannung verursacht. Eine rein mechanische FEA unterschätzt die Biegespannungen erheblich. Die Oberflächenlast, definiert als Watt-Dichte, ist die Designvariable, die die Temperatur und nicht direkt die Spannung beeinflusst.

Das Unternehmen berichtet von typischen Oberflächenlastbereichen von 2–6 W/cm² bei Flüssigkeitseintauchen, 4–10 W/cm² bei Zwangsluft und 1–3 W/cm² bei stehender Luft. Diese Grenzwerte hängen jedoch vom Mantelmaterial und den Kühlbedingungen der Installation ab. Der Vergleich der FEA-Ergebnisse mit der zulässigen Spannung für das gewählte Mantelmaterial bei maximaler Betriebstemperatur ist entscheidend für die Gewährleistung der Zuverlässigkeit.