[发明专利]一种光热吸热器管束或管屏预应力的施加方法

权利要求书

1.一种光热吸热器管束或管屏预应力的施加方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定光热吸热器预应力管束或管屏预起拱形状曲线，包括：

A、求解温度场

根据光热吸热器管壁实际的热流密度输入和介质流量，计算管束或管屏的温度场；

B、求解管束或管屏变形形状

将上述步骤A得到的温度场结果读入分析软件中，设置管束或管屏上下端的约束，中间不设置任何约束点，求解管子或管屏的变形形状；

C、求解不考虑能流输入时常温状态的应力σ_p

将上述步骤B得到的变形形状反向，得到与其变形形状对称相反的形状作为初始起拱形状曲线，选好管束或管屏的预应力支点，设置好上下端约束，并在预应力支点处施加往直管轴线位置的位移δ₀，求解不考虑能流输入时常温状态的应力σ_p；

D、确定调整系数k

根据上述步骤C获得的常温状态的应力σ_p，求解调整系数k：

其中，C为强度调整系数；[σ]_t为工作温度下的材料许用应力值；

E、确定管束或管屏预起拱曲线：

将上述步骤C得到的位移δ₀乘以调整系数k得到的位移即为管束或管屏预起拱需要施加的实际位移δ_P＝kδ₀；将步骤C得到的初始起拱形状曲线乘以调整系数k即为管束或管屏预起拱形状曲线；

2)根据预起拱形状曲线的形状对管束或管屏进行冷弯，冷弯后管束或管屏的形状与预起拱形状曲线的形状一致；

3)将经过上述冷弯后成型的弯状管束或管屏固定住，并消除弯管所引起的残余应力；

4)在预应力支点处对弯状管束或管屏进行平面内的弹性回压，使预应力支点压回到与管束或管屏两端点分布在同一直线上；

5)当上述预应力支点处弹性回压完成后，将预应力支点处及管束或管屏两端点处固定，通过强制位移在管束或管屏中产生预应力，从而实现光热吸热器管束或管屏预应力的施加。

2.如权利要求1所述一种光热吸热器管束或管屏预应力的施加方法，其特征在于，所述预应力支点为两个，其与管束或管屏上下端的垂直距离为1/4L～1/3L，其中L为整个管束或管屏在轴向上投影的垂直长度。

3.如权利要求1所述一种光热吸热器管束或管屏预应力的施加方法，其特征在于，步骤1)A中，所述温度场采用流体力学(CFD)分析软件进行计算；所述介质为空气、水、水蒸气、导热油、液态金属、熔盐中的一种或几种。

4.如权利要求1所述一种光热吸热器管束或管屏预应力的施加方法，其特征在于，步骤1)B中，所述分析软件为有限元(FEA)结构分析软件。

5.如权利要求1所述一种光热吸热器管束或管屏预应力的施加方法，其特征在于，步骤1)C中，所述初始起拱形状可以根据工艺制作的特点进行拟合。

6.如权利要求1所述一种光热吸热器管束或管屏预应力的施加方法，其特征在于，步骤1)D中，所述C的取值范围为0.5＜C＜1。

7.如权利要求1所述一种光热吸热器管束或管屏预应力的施加方法，其特征在于，步骤1)E中，所述管束或管屏预起拱形状曲线可以根据工厂制造工艺，拟合为弯管或折线弯管。

8.如权利要求7所述一种光热吸热器管束或管屏预应力的施加方法，其特征在于，步骤1)E中，管束或管屏预起拱形状曲线拟合成折线弯管的具体拟合过程为：

步骤1)C在得到预应力支点处施加往直管轴线位置的位移δ₀的同时也可以得到管束或管屏中点距离直管轴线位置的垂直位移即中间位置的位移δ_c；

折线弯管中弯管的半径通过以下公式计算得到：

上式中：L为整个管束或管束在轴向上投影的垂直长度；L₁为预应力支点与管束或管屏上下端之间的距离在其轴向上投影的垂直长度；δ_cp＝kδ_c；δ_p＝kδ₀；

具体工厂制作过程中，折线长度及斜率根据位移δ_p以及L₁来确定，最后以计算得到的弯管半径作圆弧，其与两侧折线交点之间所得的曲线即为拟合得到的弯管，弯管和两侧折线叠加拟合所得到的曲线即为根据工厂制作工艺拟合所得到的折线弯管预起拱曲线。