(2)制造材料不同分类也不同，主要由铸铁和钢管两种材料。铸铁管只能用于非沸腾式，压力≤2。5MPa的省煤器，而钢管多用于沸腾式省煤器，也有用于非沸腾式省煤器，压力≥2。5MPa。

(3)按装置的形式可分立式与卧式，立式指蛇形管竖直放置，卧式指蛇形管水平放置。水流自上而下为顺流，自下而上为逆流。图1-2所示两种不同步布置方式。

(a)卧式省煤器                      (b)立式省煤器

图1-2  省煤器不同布置方式

(4)省煤器管子形状也形态各异，有光管和翅片式（如图1-3），而翅片式又分为H型省煤器和螺旋翅片省煤器。其中，H型省煤器应用较普遍。

图1-3  翅片式换热管

省煤器的主要作用有：

(1)回收烟气热量，使排烟温度下降，减少热损失；

(2)减少水在受热面的热量，并且省煤器可以代替部分昂贵的蒸发受热面；

(3)给水温度的上升壁面温差减少，热应力随之下降，汽包寿命增加。

流固耦合，顾名思义，是研究——流体与固体在流场相互作用下产生的各种行为、固体的细微位移对流场的影响——这两者相互作用的一门科学。由于两相介质之间产生相互作用，导致固体在流体冲击等作用下产生变形或运动。相反地，这种变形或运动又对流体运动产生阻碍或者推动作用，必定引起流体载荷的分布和大小，这是流固耦合的一项重要特征。因此在不同条件下产生的流固耦合必定大不相同。

图1-4  对某管道的流固耦合模拟压力图

省煤器主要由蛇形管和箱体组成，在烟气或管内水流与蛇形管进行热流交换时，由于烟气和水流具有较高的流速，会对管壁造成到一定的冲击。而不合理的压降差和温差也会对管壁造成热腐蚀。蛇形管束在介质的冲击下，会造成流体诱导振动。当振幅到达一定的趋势时，蛇形管的结构将会被破坏，使省煤器局部失效，严重则会整体报废。因此，研究省煤器换热管与流体之间的流固耦合，利用ANSYS分析得到图表，分析管子所受到的影响，在一定程度上给予了省煤器设计的指导。故本文主要分为两部分，一部分为省煤器的设计，一部分为流固耦合模拟。设计思路主要如下：

(1)首先选取一种燃料进行燃烧计算，得到相关物性参数。

(2)接着设计省煤器的结构尺寸，并进行结构尺寸计算。

(3)参考第一步得到的烟气和水的特性参数对省煤器热力计算并校核。

(4)利用CAD和ANSYS画出简图模型。

(5)采用部分蛇形管模型进行流固耦合模拟。

(6)最后得到模拟图，分析得到结论。

正是由于人们愈发对产品质量和利用效率越来越重视，我们更应该着眼于省煤器换热管的工作状况。利用ANSYS有限元分析软件进行流固耦合模拟，可以让我们清晰的认识管子与流体间的作用力，对研究管束性能，对认识并减少管束的振动，对理解省煤器工作时的条件具有十分重要的意义。

1。2 国内外研究现状

1。2。1 省煤器概述

目前，省煤器在国内外的发展都比较迅速，在锅炉行业越来越重视省煤器的能源利用率，对省煤器的换热管性能有了越来越高的要求。人们开始认识到蛇形管的质量将直接影响到整个对流换热的效应和能量的及时回收利用。为了达到最大的效应，人们便寻找途径改造省煤器，因此导致省煤器结构、材料以及性能的不同。许许多多的科学家在很早的时候就对省煤器系统进行了研究，如何合理的利用资源让众多学者费尽心思，他们保存下来的理论和方法，为如今的研究提供极大的便利和重要的参考价值。