Jinwei Heater analyse la concentration de contraintes dans les coudes en U des réchauffeurs tubulaires

Shengzhou Jinwei Electric Heating Appliance Co., Ltd. a développé un cadre avancé d'analyse par éléments finis (AEF) visant à affiner la conception des réchauffeurs tubulaires. L'entreprise affirme que cette méthode aide à prédire la distribution de la charge de surface et, de manière cruciale, les concentrations de contraintes dans les coudes en U, qui sont identifiés comme le lieu de défaillance dominant.

Une conclusion clé de l'analyse est que le rapport entre le rayon de courbure et le diamètre extérieur (R/D) est la variable la plus significative influençant les taux de défaillance dans les coudes. Jinwei indique que la pratique industrielle et ses propres ensembles de données AEF soutiennent un rapport R/D d'au moins 2,5 à 3,0 pour les gaines en Incoloy et en acier inoxydable.

L'étude souligne qu'une approche AEF thermique-contrainte couplée séquentiellement est nécessaire, car le champ de température entraîne la déformation thermique qui, à son tour, entraîne la contrainte de flexion. Une AEF purement mécanique sous-estime considérablement la contrainte de flexion. La charge de surface, définie comme la densité de puissance, est la variable de conception qui influence la température, et non directement la contrainte.

L'entreprise rapporte des plages de charge de surface typiques allant de 2 à 6 W/cm² pour l'immersion dans un liquide, de 4 à 10 W/cm² pour l'air pulsé et de 1 à 3 W/cm² pour l'air immobile. Cependant, ces limites dépendent du matériau de la gaine et des conditions de refroidissement de l'installation. La comparaison des résultats AEF avec la contrainte admissible pour le matériau de gaine choisi à la température de fonctionnement maximale est essentielle pour garantir la fiabilité.