高温高压实验用特种阀门的热应力分析

王楚楠^1,2，李和平¹，周宏斌¹

1. 中国科学院地球化学研究所地球内部物质高温高压重点实验室2. 中国科学院大学

摘 要：为了适应大型水流体-固体相互作用实验装置超高温（600℃）、超高压（100 MPa）的极端工作环境,保证阀门安全有效,以高温高压截止阀为研究对象,通过SolidWorks设计建立三维有限元模型,运用Ansys软件分析该阀门在实际工况下的温度和应力分布。选取4种材料对比分析热传导系数、热膨胀系数、弹性模量对温度和应力分布的影响。对阀门的密封结构和性能进行说明讨论。研究认为,选用镍基合金材料作为制作材料,阀门能够在高温环境下保持足够强度,并且满足实验装置的超高温、超高压工作环境的使用要求。在一定范围内,阀门温度和应力随热传导系数和热膨胀系数的降低以及弹性模量的增大而减小。

关键词：高温高压阀门;有限元;温度场;应力场;