超低温球阀热固耦合分析及密封材料性能研究

发布时间：2018-04-21 19:23

  本文选题：超低温阀门 + 液化天然气　； 参考：《兰州理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着我国石油化工、低温工程和液化天然气(LNG)产业的快速发展,对于低温阀门,尤其是工作温度在-150℃以下的超低温阀门的需求量越来越大,并且国内对于超低温阀门设计生产的要求也越来越高。超低温阀门的阀杆和填料在工作中极易发生冻结,从而影响阀门的开启、关闭、密封性能以及使用寿命,因此,通常要求保证填料函底部的温度达到0℃以上。在设计时,一般会采用长颈阀盖加装滴水盘的结构,对于填料密封及其他关键部位的密封圈则多使用多重密封的结构,同时密封材料的选取也优先考虑低温性能优秀的高分子材料。本文针对超低温阀门的特殊使用要求,首先结合LNG超低温球阀的低温试验结果,对超低温球阀进行温度场有限元分析,得到阀杆温度、滴水盘根部温度与阀体内腔温度的关系曲线;并比对试验数据进行验证分析,得出将滴水盘安装在较低位置时填料函底部的温度更高的结论。以LNG超低温球阀的实际使用工况作为参考,建立简化的阀体上部模型,采用热结构耦合分析的方法,分析低温及结构应力共同作用时模型所承受的应力,以及由应力引发的变形和位移。再分别对只施加结构应力和只施加温差应力的情况进行模拟,通过对两种情况所产生的应力及变形结果的对比分析,发现温差应力对超低温球阀的影响大于结构应力,且耦合时两种应力会发生相互抵消;轴向应力变形较大,周向变形相对于阀盖和阀杆间隙来说较小,并据此给出了一些结构设计的优化建议。密封材料的选取关系到阀门使用的可靠性,因此,对所选用的新型高分子材料——聚三氟氯乙烯(PCTFE)进行低温性能的试验研究,分析其在不同温度下的硬度、压缩及回弹性能,得到PCTFE的压缩性随温度的降低而降低,回弹性随温度降低变化不大,邵氏硬度随温度降低而升高,且其在-110℃及以上的密封性能较为可靠,为新材料在超低温阀门中的使用提供了数据支持。
[Abstract]:With the rapid development of petrochemical industry, cryogenic engineering and liquefied natural gas (LNG) industry in China, the demand for cryogenic valves, especially for ultra-low temperature valves with operating temperature below -150 鈩，

本文编号：1783784