天然气球罐安全及其水冷却系统研究
[Abstract]:The natural gas spherical tank and the liquefied petroleum gas spherical tank belong to the pressure vessel under the pressure state, the medium in them belongs to the flammable and explosive object, once the accident occurs in the process of using, it will cause the disastrous consequence, so it is very important to do the safety protection to it. At present, most researches at home and abroad begin with the thermal response law of LPG spherical tank in fire environment, which proves the necessity of water cooling system to it, but there is little research on the mechanical response law of LPG spherical tank in fire environment. The related research on natural gas spherical tanks has not been reported, and the necessity of water cooling system for natural gas spherical tanks has not been clearly verified. In the relevant standards and codes, there is no clear stipulation on the setting of water cooling protection system for natural gas spherical tank, which leads to the difference of the installation of water cooling protection system in the natural gas storage and distribution station in the actual construction. Water cooling protection system for natural gas spherical tanks or no water cooling systems are provided according to the relevant regulations of LPG spherical tanks. In this paper, the three-dimensional geometric solid model of 10000m3 gas spherical tank is established by using ANSYS Workbench, and the thermal-stress coupling analysis is carried out by indirect method. Firstly, the thermal analysis of natural gas spherical tank under fire is carried out to obtain the distribution of the temperature field of the tank, and then the thermal analysis result is applied as the body load to the structural analysis to calculate the stress intensity distribution of the tank. Through the post-processing function of stress linearization, the calculated stress can be divided into local stress, one film plus one bending stress and one plus two stress. On the basis of the third strength theory, all kinds of stress intensity are evaluated by the principle of stress intensity evaluation to check whether the strength meets the safety requirements, so as to verify the necessity of launching cooling system for natural gas spherical tank in case of fire. At the same time, the actual working data of natural gas spherical tank are simply analyzed to illustrate the effect of the cooling system in the sun and high temperature water on the spherical tank. It is concluded that in the fire environment, the higher the temperature, the greater the stress intensity of the spherical tank and the lower the yield strength. When the stress intensity exceeds the allowable stress, the spherical tank will break down, so it is necessary to protect the spherical tank by water cooling in time. In order to achieve the purpose of fire extinguishing and cooling, the spherical tank can be broken because of insufficient material strength before the pressure in the tank reaches the blasting pressure. Under the condition of sun and high temperature, the increase or decrease of the temperature will not cause obvious influence on the gas pressure in the tank, and the pressure will never exceed the blasting pressure of the spherical tank, so it is not necessary to cool the spherical tank with water.
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TE972;X932
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本文编号:2150501
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