中大型立式圓筒低溫儲(chǔ)罐的漏熱量研究.pdf

1、儲(chǔ)存低溫液體的儲(chǔ)罐在能源、環(huán)保、化工、制藥及食品等行業(yè)有著廣泛應(yīng)用[1]。由于立式圓筒低溫儲(chǔ)罐制造成本低，建造難度低，中大型立式圓筒低溫儲(chǔ)罐依舊占據(jù)低溫儲(chǔ)罐的主要市場(chǎng)[2]。低溫儲(chǔ)罐的漏熱量作為衡量?jī)?chǔ)罐經(jīng)濟(jì)型的主要指標(biāo)，自然受到用戶方的重點(diǎn)關(guān)注。如何準(zhǔn)確快速的計(jì)算出低溫立式圓筒儲(chǔ)罐的漏熱量，對(duì)于儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)擁有重要的工程價(jià)值。現(xiàn)階段計(jì)算低溫儲(chǔ)罐漏熱量的方法有:實(shí)驗(yàn)法、計(jì)算式估算法、數(shù)值模擬法。本文首次推導(dǎo)出計(jì)算式估算法忽略的立式

2、圓筒低溫儲(chǔ)罐拐角處漏熱量的解析解，并將其應(yīng)用到某公司的立式圓筒低溫儲(chǔ)罐中。本文結(jié)合計(jì)算式估算法與數(shù)值模擬法，給出了一種接近真實(shí)漏熱量的低溫液體儲(chǔ)罐漏熱量的計(jì)算方法。具有很高的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾點(diǎn):
　　1.本文根據(jù)傳熱學(xué)相關(guān)理論，給出了立式圓筒低溫儲(chǔ)罐涉及的三種傳熱模型，并進(jìn)一步推導(dǎo)出不同邊界條件下，各傳熱模型漏熱量計(jì)算式;將三種傳熱模型計(jì)算式的解析解與有限元數(shù)值模擬解作對(duì)比，發(fā)現(xiàn)解析解與數(shù)值模擬

3、解吻合度較好，同時(shí)得到了三種傳熱模型的網(wǎng)格敏感性。
　　2.為了求出大型立式圓筒低溫儲(chǔ)罐拐角處的漏熱量的解析解。利用第二章所介紹的相關(guān)理論，建立穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下拐角處二維軸對(duì)稱熱傳導(dǎo)模型。然后利用分離變量法、變量替換、疊加原理等，首次推導(dǎo)出中大型立式圓筒低溫儲(chǔ)罐拐角處溫度場(chǎng)的解析解。得到的解析解與對(duì)應(yīng)ANSYS求得的數(shù)值模擬解吻合度高。
　　3.為了得到可以直接應(yīng)用在實(shí)際工程上的簡(jiǎn)易計(jì)算式，以解析解的疊加式為基礎(chǔ)，采取合理的分離變

4、量法，對(duì)低溫儲(chǔ)罐拐角處模型涉及的相關(guān)幾何參數(shù)、物理參數(shù)、載荷參數(shù)進(jìn)行提取，最后擬合出方便計(jì)算的簡(jiǎn)易式。簡(jiǎn)易式和數(shù)值模擬解吻合度較高。
　　4.為了了解錨固帶對(duì)于低溫儲(chǔ)罐漏熱量、溫度場(chǎng)分布、熱流密度、溫度梯度等影響。建立了含錨固帶的三維有限元模型，施加和無錨固帶模型相同的載荷邊界條件，并與其作對(duì)比。且在給定錨固帶的情況下，研究了錨固帶不同導(dǎo)熱系數(shù)下，其對(duì)低溫儲(chǔ)罐漏熱量、溫度場(chǎng)、熱流密度等分布的影響。
　　5.為了得到一種接近真

5、實(shí)中大型立式圓筒低溫儲(chǔ)罐總漏熱量的估算方法。將本文推導(dǎo)出的計(jì)算式求出的估算值與數(shù)值模擬值作對(duì)比，并進(jìn)一步修正了相關(guān)計(jì)算式，最后得到了和數(shù)值模擬解吻合度較高的計(jì)算式。針對(duì)某公司1500m3低溫液氮儲(chǔ)罐進(jìn)行傳熱分析的過程中，發(fā)現(xiàn)其漏熱量不滿足用戶方要求。因此給出了幾種減少漏熱量的方法，其中根據(jù)模擬、計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，增加底部泡沫玻璃磚的厚度或其導(dǎo)熱系數(shù)最有效。
　　6.根據(jù)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于立式圓筒低溫儲(chǔ)罐是否應(yīng)該安裝給出判斷依據(jù)。對(duì)于儲(chǔ)罐