本文關(guān)鍵詞：某大型LNG低溫槽車用低溫儲罐設(shè)計分析及傳熱問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：以企業(yè)需求為背景,對國內(nèi)某大型LNG低溫槽車用低溫儲罐進行設(shè)計分析。雖然目前低溫儲罐采用傳統(tǒng)的常規(guī)設(shè)計積累了大量的實踐經(jīng)驗,并且相對簡單易行,但是由于這種設(shè)計方法是基于整體規(guī)則設(shè)計,在低溫罐車輕量化發(fā)展要求下沒有考慮局部應(yīng)力分布情況。因此需要在保證安全運行的前提下,對儲罐局部進行應(yīng)力評定及優(yōu)化設(shè)計。論文首先介紹了相關(guān)原則及標準,并選用HDS9404GDY型低溫液體運輸半掛車用低溫儲罐,對其結(jié)構(gòu)設(shè)計進行簡單說明,同時根據(jù)GB150-2011,整理出了傳統(tǒng)設(shè)計流程,其順序為:低溫儲罐罐體容積計算、內(nèi)容器強度校核、外殼壁厚校核、外殼加強圈設(shè)計、超壓泄放裝置設(shè)計、支承設(shè)計、重心位置和軸荷分配、罐車的質(zhì)心高度及列車最大側(cè)向穩(wěn)定角等設(shè)計計算及校核。通過對傳統(tǒng)設(shè)計流程分析,指出其設(shè)計優(yōu)缺點,進而對不足進行優(yōu)化,使其更滿足工程實際需求。其次以某大型LNG低溫槽車用低溫儲罐為研究對象,在分析結(jié)構(gòu)與承載特點的基礎(chǔ)上,針對實際使用過程中的啟動、制動、顛簸等多種工況,采用有限元方法分析該類儲罐總體及局部的應(yīng)力強度分布,得出:(1)當前結(jié)構(gòu)設(shè)計初步滿足各強度指標要求,基本能適應(yīng)不同運輸工況的要求,結(jié)構(gòu)較為合理可靠;(2)根據(jù)各運輸工況下的應(yīng)力強度結(jié)果知,多種工況下的滑動端內(nèi)容器底部支承部位應(yīng)力最高,尤其是遭遇顛簸時,其線性化后的局部薄膜應(yīng)力非常接近應(yīng)力許用值,較為危險。因此,從安全角度考慮,建議對該位置內(nèi)容器上加強圈的間距縮小或者在保持距離不變的情況下將加強圈厚度進一步增大;(3)低溫儲罐的應(yīng)力強度分布表明,在支承及加強結(jié)構(gòu)局部不同程度存在著應(yīng)力分布的突變,這意味著內(nèi)外容器罐體的應(yīng)力集中,對應(yīng)產(chǎn)生了不同程度的峰值應(yīng)力,而峰值應(yīng)力是產(chǎn)生疲勞破壞的主因,因此制造過程對連接焊縫的質(zhì)量、焊縫與罐體的圓滑過渡應(yīng)特別注意,盡量避免某些重要焊縫(如罐體與支座的連接縫)焊肉不飽滿(凹陷)、表面粗糙、焊后不打磨等現(xiàn)象;(4)從工程設(shè)計角度看,薄壁殼體的最理想承載狀態(tài)是膜應(yīng)力狀態(tài),但必須的支承、加強等結(jié)構(gòu),導(dǎo)致局部區(qū)域的應(yīng)力集中。因此邊界連接要盡量采用光滑連接,如采用切向支承,避免法向支承等。此外,各種加強構(gòu)件與罐體的連接應(yīng)盡量減小罐體處的應(yīng)力集中,因此加強圈、防波板等與罐體的連接一般應(yīng)采用間斷的焊接方式或螺栓連接的方式。同時將根據(jù)應(yīng)力評定結(jié)果對傳統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,指導(dǎo)加工工藝、焊接工藝優(yōu)化改進,以滿足工程實際需求。再次以企業(yè)需求為目標,對熱力及靜態(tài)蒸發(fā)量進行計算。結(jié)果表明同樣規(guī)格的真空粉末絕熱和高真空多層絕熱,其傳熱量,高真空多層絕熱約為真空粉末絕熱的一半,可以看出高真空多層絕熱儲罐其絕熱效果明顯優(yōu)于真空粉末絕熱儲罐。LNG日蒸發(fā)率小于0.139%/d,轉(zhuǎn)化為LNG日蒸發(fā)率小于0.217%/d,設(shè)計滿足工程需求,經(jīng)過測試,其LNG日蒸發(fā)率為0.145%/d,說明絕熱結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。綜上所述,采用傳統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)力評定的方法相結(jié)合的方法,指導(dǎo)企業(yè)設(shè)計,加工,制造,更能切合實際,滿足實際工程需求,進而可以將該方法推廣到整個行業(yè)中,對推動行業(yè)發(fā)展及設(shè)計水平提高都十分有益。
【關(guān)鍵詞】：LNG低溫槽車 低溫儲罐 傳熱 設(shè)計分析
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE972
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究概況11-13
• 1.2.1 低溫槽車組成11-12
• 1.2.2 國內(nèi)外槽車發(fā)展概況12
• 1.2.3 國內(nèi)外槽車用低溫儲罐研究概況12-13
• 1.3 研究的目的和意義13-14
• 1.4 研究內(nèi)容14
• 1.5 研究思路14
• 1.6 本章小結(jié)14-16
• 第2章 大型低溫槽車用低溫儲罐傳統(tǒng)設(shè)計流程16-20
• 2.1 大型低溫槽車用低溫儲罐傳統(tǒng)設(shè)計16-18
• 2.1.1 設(shè)計原則及標準16
• 2.1.2 主要技術(shù)參數(shù)16-17
• 2.1.3 儲罐結(jié)構(gòu)說明17-18
• 2.2 傳統(tǒng)設(shè)計18-19
• 2.2.1 傳統(tǒng)設(shè)計流程18-19
• 2.2.2 傳統(tǒng)設(shè)計優(yōu)缺點分析19
• 2.3 本章小結(jié)19-20
• 第3章 大型低溫槽車用低溫儲罐強度分析及應(yīng)力評定20-44
• 3.1 設(shè)計參數(shù)20-22
• 3.2 分析依據(jù)22
• 3.3 計算及評定條件22-23
• 3.3.1 分析計算條件22-23
• 3.3.2 材料性能數(shù)據(jù)23
• 3.4 有限元應(yīng)力分析23-40
• 3.4.1 有限單元法簡介23-25
• 3.4.2 三維結(jié)構(gòu)模型25
• 3.4.3 有限元力學模型25-40
• 3.5 有限元強度評定40-43
• 3.5.1 應(yīng)力強度評定40-42
• 3.5.2 疲勞強度評定42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第4章 大型低溫槽車用低溫儲罐熱力計算測試分析44-56
• 4.1 低溫儲罐傳熱44-51
• 4.1.1 通過筒體（多層絕熱體）的傳熱研究44-50
• 4.1.2 支撐與管道的傳熱50-51
• 4.2 熱力及靜態(tài)蒸發(fā)量計算51-53
• 4.2.1 多層傳入熱量Q151
• 4.2.2 支承傳入熱量Q251
• 4.2.3 管路傳入熱量Q351-52
• 4.2.4 傳熱分配比52-53
• 4.2.5 靜態(tài)蒸發(fā)率計算53
• 4.3 性能測試53-56
• 結(jié)論56-58
• 參考文獻58-60
• 附錄60-78
• 攻讀工程碩士學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文78-80
• 致謝80

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  本文關(guān)鍵詞：某大型LNG低溫槽車用低溫儲罐設(shè)計分析及傳熱問題研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：298731