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温度传感器保护套管的万博max官网手机版_NO.1

发布于:2022-01-02 21:54
万博max官网手机版_NO.1

     温度传感器如热电偶或热电阻,可能用于高温、高压及有高速流体冲击的场合。所以必须有足够强度的保护套管保护。保护套管的设计除考虑它的强度以保证传感器正常、安全工作外,同时必须考虑热惰性因素,以保证传感器能迅速准确地反映被测温度。一般来说,保护套管壁厚的增加能提高应力强度,但是壁厚的增加会增加传感器的热惰性,即传感器对温度反应变慢。合理设计保护套管对工程实际具有非常重要意义。
     关于温度传感器保护套管的强度万博max官网手机版_NO.1已有不少论著,但是这类著作中的有关内容很少与近20多年来发展起来的有限元理论进行比较,人们不清楚所用公式的精确程度。有些著作的计算结果与现代万博max官网手机版_NO.1结果相差甚大,已很难应用于套管设计之中。
     现在有限元对于一般的线弹性应力分析、流体冲击分析、线性振动分析非常成熟,已被理论和工程实际所证实,但是对于各种形状的保护套管应用有限元计算需时较长。所以对于工程技术人员来说这些大型有限元程序软件并不能方便地使用。本文给出了有足够精度的、简单的保护套管设计的近似计算公式,并给出计算公式的近似程度。
     作为线弹性问题,套管受力符合叠加原理。我们将动压力引起的最大轴向应力与静压力产生的轴向应力叠加,在内外侧,分别为)这里,我们给出了保护套管在静压和流体动压联合作用下中间部分的应力计算公式。它适用于各种形状的套管。一般动压对强度的影响要远小于静压对强度的影响。所以两端的应力较小,可以不考虑。虽然用有限元方法可以求出整个套管的应力分布状况,但它针对一种具体形状的套管。对设计人员来说,本文给出的计算公式要优于有限元方法。
     假定阻尼系数为0,保护套管受无阻尼的强迫振动。将套管的振动看成是连续系统的振动,根据里茨法求套管的自然频率,取基函数为:以上基函数对于线性变截面悬臂梁,里茨法获得的基频与精确解的相对误差仅为0.08%。所以,我们可以相信,取上述基函数里茨法获得的套管的基频与准确值非常接近。因此无须利用其他数值方法计算。对于上述基函数,有质量矩阵系数:是弹性模量。频率f满足以下方程式中,[M]和[K]分别是质量矩阵和刚度矩阵。求得一阶和二阶频率fn。我们所需要的是一阶频率,即基频f1。在使用过程中由流体撞击所产生的激励频率为fs=Csvd,其中v是介质流速(m/s),d是保护套管端部直径(m),Cs是斯屈赫系数,与雷诺数Re有关,取0.197(1-1/Re)。保护套管设计要求满足下列关系:一般来说,流体撞击产生的激励频率要远低于套管基频,故在无其他激励情况下,套管符合(24)式的频率要求。
     以锥形保护套管为例,进行应力计算,并与MSC.Nastran的计算结果进行比较。取d01=d0,那么dc=d0。以图1锥形保护套为例,保护套管的几何尺寸:L=100 mm,L1=90 mm,D=38 mm,d=22 mm,d01=d0=10 mm。保护套管材料密度为7820 kg /m3,弹性模量E=200 GPa。材料的105h蠕变抗拉强度为52MPa。保护套管受静压力p=25.4MPa。流体为水蒸气,密度为γc=63 kg /m3,流速v=60 m/s。

 

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