本文關(guān)鍵詞：大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理工藝穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬研究

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【摘要】：近年來，隨著石化和能源工業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)大型球罐的數(shù)量日益增多。并且呈現(xiàn)出進(jìn)一步大型化的發(fā)展趨勢(shì)，球罐的容積從1500m3、2000m3，逐步增大至5000m3、6000m3，8000m3甚至10000m3。隨著容積的進(jìn)一步增大，球罐內(nèi)燃法熱處理時(shí)殼體升溫、保溫的不均勻程度更加明顯，熱處理施工的技術(shù)也難度越來越大。GB12337-1998《鋼制球形儲(chǔ)罐》中對(duì)不同材料的球罐熱處理時(shí)溫度的均勻性有著明確的規(guī)定。2015年2月1日實(shí)施的GB12337-2014《鋼制球形儲(chǔ)罐》代替GB12337-1998《鋼制球形儲(chǔ)罐》，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)球罐熱處理時(shí)溫度均勻性的要求更加嚴(yán)格�？梢娗蚬逕崽幚頃r(shí)，殼體溫度均勻性的重要性。球罐殼體受熱的均勻程度是球罐整理熱處理質(zhì)量的保障。業(yè)內(nèi)對(duì)于大型球罐內(nèi)燃法熱處理工藝過程中球罐溫度的均勻程度能否達(dá)到要求產(chǎn)生了懷疑。所以有必要對(duì)大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理進(jìn)行研究很有必要。 本文在質(zhì)檢公益性科研專項(xiàng)“大型球罐焊縫檢測(cè)設(shè)備研究和焊后處理工藝及效果評(píng)價(jià)技術(shù)”（項(xiàng)目編號(hào)：201410028)的資助下，對(duì)大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，主要研究工作和結(jié)論如下： （1）大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理的穩(wěn)態(tài)數(shù)值模型的建立。對(duì)大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理工藝過程進(jìn)行分析，提出了一種帶保溫層球罐球體壁面溫度簡(jiǎn)化計(jì)算方法和不同風(fēng)速下保溫材料和外界環(huán)境對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算方法�；谇蝮w壁面溫度的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，簡(jiǎn)化幾何模型。在Fluent軟件中選擇合適的物理模型，確定數(shù)值模型主要邊界條件的計(jì)算方法。 （2）大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理的數(shù)值模型的實(shí)踐驗(yàn)證�；诖笮颓蚬迌�(nèi)燃法焊后熱處理的穩(wěn)態(tài)數(shù)值模型，，對(duì)10000m3球罐熱處理的過程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得出熱處理過程中球罐內(nèi)部流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分布特征以及球罐壁面溫度曲線。通過對(duì)比球罐壁面溫度的數(shù)值結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了數(shù)值模型計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，表明采用內(nèi)燃法對(duì)10000m3球罐進(jìn)行焊后熱處理可以達(dá)到球罐標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于溫度均勻性的要求。 （3）大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理保溫階段的影響因素研究�；诖笮颓蚬迌�(nèi)燃法焊后熱處理的數(shù)值模型，研究了空氣流速大小、保溫層厚度以及導(dǎo)流傘的形狀和安裝位置對(duì)球罐內(nèi)部流場(chǎng)和溫度場(chǎng)以及球罐壁面溫度的影響規(guī)律。結(jié)果表明：大型球罐在進(jìn)行內(nèi)燃法焊后熱處理時(shí)，空氣流速對(duì)球罐壁面溫度有較大影響；增加保溫層的厚度可以減小壁面最大溫差，但隨著保溫層厚度的增加，增加相同的厚度，減小最大溫差的效果在逐漸減弱。加入導(dǎo)流傘可以改變球罐內(nèi)部流場(chǎng)分布，從一側(cè)一個(gè)漩渦變?yōu)閮蓚�(gè)漩渦，起到減小壁面最大溫差的作用。當(dāng)導(dǎo)流傘的安裝位置距下人孔1/3D時(shí)，使用夾角為100°的導(dǎo)流傘，球罐壁面溫度的溫差最小。導(dǎo)流傘的夾角和位置都對(duì)球罐內(nèi)部流場(chǎng)有影響作用。當(dāng)球罐內(nèi)部一側(cè)的兩個(gè)漩渦大小接近，分界線接近赤道時(shí)，球罐壁面溫差最小。
【關(guān)鍵詞】：大型球罐 焊后熱處理工藝 內(nèi)燃法 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG441.8
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究進(jìn)展和現(xiàn)狀11-16
• 1.3 國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)16-18
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容18-20
• 第二章 數(shù)值模型的建立20-36
• 2.1 簡(jiǎn)化幾何模型20-21
• 2.2 帶保溫層球罐壁溫簡(jiǎn)化計(jì)算方法21-25
• 2.3 保溫層和環(huán)境空氣對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算25-27
• 2.4 數(shù)學(xué)模型27-32
• 2.5 材料屬性32-33
• 2.6 主要邊界條件33-34
• 2.7 本章小結(jié)34-36
• 第三章 數(shù)值模型驗(yàn)證36-50
• 3.1 10000 m3球罐熱處理保溫階段溫度場(chǎng)的三維數(shù)值計(jì)算36-45
• 3.2 10000 m3球罐熱處理保溫階段溫度場(chǎng)的二維數(shù)值計(jì)算45-48
• 3.3 本章小結(jié)48-50
• 第四章 影響因素研究50-64
• 4.1 空氣流速影響分析50-53
• 4.2 保溫層厚度影響分析53-55
• 4.3 導(dǎo)流傘形狀和位置影響分析55-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第五章 結(jié)論和展望64-66
• 5.1 結(jié)論64-65
• 5.2 展望65-66
• 附錄66-68
• 參考文獻(xiàn)68-70
• 致謝70-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1057925