Simulationsgestützte Methodik zur gesamtheitlichen Betrachtung der Beanspruchung von Dampf-erzeugerbauteilen

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Das Ziel dieser Arbeit war, die Erstellung einer simulationsgestützten Methodik zur gesamtheitlichen Betrachtung der Werkstoffbeanspruchung (Zeitstand- und Dehnungswechselbeanspruchung) von Dampferzeugerbauteilen, die zur Auslegung und Optimierung von Dampferzeugerbauteilen eingesetzt werden kann. Mit einem CFD-Simulationsprogramm (stationär) werden rauchgasseitige Temperaturschieflagen im Dampferzeuger aufgezeigt. Die Kopplung mit einem Wasser-/Dampfkreislauf-Simulationsprogramm ermöglicht die Berechnung der Wärmeübertragung von der Rauchgasseite zur Wasser-/Dampfseite. Dabei werden jedes einzelne Heizflächenrohr und die komplexen Heizflächenverschaltungen mit dem Verteiler-Sammler-System berücksichtigt, um die arbeitsstoffseitigen Schieflagen der parallel verlaufenden Rohre innerhalb einer Baugruppe darzustellen. Die daraus berechneten Werkstofftemperaturen erlauben weiterführende Berechnungen bezüglich der Zeitstandbeanspruchung. Zur Bewertung der Dehnungswechselbeanspruchung wurden auf Basis einer anerkannten Methodik instationäre Berechnungen durchgeführt, um bei einem Lastzyklus die höchstbeanspruchten dickwandigen Bauteile hinsichtlich Lebensdauerverbrauchs zu untersuchen.