热氨融霜过程中单冻机回气总管爆炸事故成因分析

发布时间：2017-06-30 00:08

  本文关键词：热氨融霜过程中单冻机回气总管爆炸事故成因分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：热氨融霜是目前冷库及单冻机融霜普遍采用的融霜方式。该方法是把将压缩机排出的高温氨气,经过油分离器分油后通入蒸发器(如单冻机)内,融化蒸发器外表面的结霜,进而达到去除结霜的目的。热氨融霜本身合理可行,但往往由于操作不当、管帽环焊缝未焊透、材料的低温脆性而产生爆管事故,导致氨气泄漏,造成人身危害和财产损失。因此,详细研究热氨融霜事故的发生原因,提出合理的预防措施,对于制冷企业的安全高效运行,意义非常重大。本文通过对单冻机热氨融霜爆炸事故调研分析,对主要破坏部位回气总管与封头结构形式、承载能力进行了系统模拟研究,对氨制冷系统低温工况下融霜过程中液锤对回气总管及封头的安全性进行了评定,对回气总管和封头材料及焊缝的低温冲击韧性进行了试验研究,总结了发生事故的主要原因和产生的后果,从工艺选择、操作控制、设计施工等方面提出了预防措施。论文的主要研究工作和成果如下:(1)通过数值模拟计算,分析比较了回气总管三种封头结构的极限载荷。结果表明,椭圆形封头的极限载荷远大于平板封头,内嵌平板封头的极限载荷比外部焊接平板封头大;回气总管与封头间的焊缝缺陷也会对极限载荷产生一定的影响,极限载荷随未焊透深度的增加而明显减小,而随未焊透长度的增加变化不大。(2)采用计算流体动力学分析方法,模拟了回气总管的液锤产生过程,并分析了剩余氨液量、热氨进口流速加速度和回气总管长度等对最大液锤压力的影响。回气总管的最大液锤压力随着剩余氨液量增加而呈二次方关系增大;随着热氨进口流速加速度和回气总管长度的增大而线性增大。(3)分析了液锤压力作用下回气总管的应力强度。当未焊透缺陷深度为1mm时,最大应力强度位于回气总管封头处,而当未焊透缺陷深度为3mm时,最大应力强度位于回气总管与封头间连接的焊缝处。最大应力强度与剩余氨液量、热氨进口流速加速度、回气总管长度成正比关系。(4)对回气总管典型材料20钢的母材和焊缝进行低温冲击试验。结果表明,冲击吸收能量随着冲击温度的下降逐渐降低,冲击韧性变差;手工焊低温脆性转变温度高于氩弧焊。
【关键词】：单冻机 热氨融霜 未焊透 液锤 低温脆性
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB65
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 概述11
• 1.2 氨的特性11-12
• 1.3 单冻机12-13
• 1.4 融霜方式13-14
• 1.5 单冻机热氨融霜事故分析14-15
• 1.6 热氨融霜国内外研究现状15-16
• 1.7 本文研究的内容及目标16-17
• 第2章 含缺陷回气总管和封头结构的极限载荷分析17-31
• 2.1 含缺陷压力管道的失效分析17-18
• 2.2 极限载荷分析18-19
• 2.2.1 极限载荷分析法18-19
• 2.2.2 本论文的极限载荷分析19
• 2.3 不同结构封头连接形式对回气总管极限承载能力的影响19-25
• 2.3.1 分析对象19-20
• 2.3.2 单元选择20-21
• 2.3.3 模型创建及网格划分21-22
• 2.3.4 约束及载荷施加22-23
• 2.3.5 求解设置23
• 2.3.6 计算结果分析23-25
• 2.4 焊接缺陷（未焊透）对回气总管极限承载能力的影响25-29
• 2.4.1 不同未焊透深度和周向长度的回气总管模型25-28
• 2.4.2 含缺陷回气总管极限载荷分析28-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第3章 热氨融霜过程中液锤的模拟及对回气总管结构强度的影响31-65
• 3.1 热氨融霜过程中液锤的产生31-32
• 3.2 回气总管中液锤现象的计算流体动力学有限元模拟分析32-47
• 3.2.1 分析对象32-34
• 3.2.2 计算条件34
• 3.2.3 计算流体动力学模型34-35
• 3.2.4 氨液剩余填充量对回气总管热氨融霜过程液锤的影响35-39
• 3.2.5 热氨进口流速加速度对回气总管热氨融霜过程液锤的影响39-43
• 3.2.6 回气总管管长对回气总管热氨融霜过程液锤的影响43-47
• 3.3 热氨融霜过程液锤对回气总管结构强度影响分析47-63
• 3.3.1 有限元力学模型47-48
• 3.3.2 不同氨液量下液锤对回气总管及封头安全性分析48-53
• 3.3.3 不同热氨进口流速加速度下液锤对回气总管及封头安全性分析53-59
• 3.3.4 不同回气总管管长下液锤对回气总管及封头安全性分析59-63
• 3.4 本章小结63-65
• 第4章 20钢低温韧性对回气总管安全性的影响65-71
• 4.1 试验方案65-66
• 4.1.1 试样65-66
• 4.1.2 试验方法66
• 4.1.3 试验结果处理66
• 4.2 试验过程66-67
• 4.2.1 试验材料66-67
• 4.2.2 冲击试验67
• 4.3 试验结果分析67-69
• 4.3.1 试验结果及处理67-68
• 4.3.2 断口扫描分析68-69
• 4.4 本章小结69-71
• 第5章 结论与展望71-75
• 5.1 结论71-72
• 5.2 创新点72
• 5.3 展望72-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果79

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