大型液化石油气储罐日照传热分析及反射涂层的应用研究

发布时间：2020-06-19 23:05

【摘要】：随着我国居民生活水平的逐步提高,人们对环境保护的意识逐步增强,特别是近年来我国大气污染愈加严重的趋势,使得清洁能源的使用迫在眉睫。液化石油气(Liquefied petroleum gas,LPG)是一种清洁环保、方便使用、燃烧效率高的优质能源,其发热量高、污染少,已广泛应用在工业生产和日常生活等领域。LPG储罐在使用过程中长期暴露于空气中,在外界气温变化和太阳日照辐射影响下,储罐内部产生不均匀的温度场。由于液化石油气沸点低且体积膨胀系数大,随着外界环境热量不断透过罐壁传至罐内,导致LPG蒸发,罐内压力升高,当压力升高超过罐体的承受能力时,就会发生燃烧爆炸等危险。因此,LPG储罐日照传热过程研究受到很多学者的关注。近几年出现一种隔热效果显著的反射性隔热涂料也称为太阳热反射涂料,其作用机理主要是依据太阳光谱的分布,反射太阳光产生热量的一部分能量,具有良好的隔热效果。因此,反射涂层在LPG储罐上的应用成为LPG储罐隔热降温的新兴技术。本文基于FLUENT软件建立三维LPG储罐的日照传热模型,研究太阳辐射、环境温度、风速、地理位置、储罐材料参数和涂层参数等因素对LPG储罐日照温度场的影响。首先根据太阳物理学、传热传质学以及流体动力学的有关理论,分析了LPG储罐与外界环境热量传递的相关作用机理,建立LPG储罐结构日照温度响应计算模型。通过FLUENT软件设置所需材料的物性参数,选择合适的物理模型和求解方法模拟LPG储罐的日照传热过程。通过改变边界条件对比不同涂层参数、有无涂层情况下的LPG储罐的逐时温度分布,以探究反射涂层的使用效果及失效情况。结果表明:反射涂层有较好的隔热保温作用,很大程度上保证了液化石油气的稳定性;反射涂层性能的衰减对LPG储罐的传热过程有较大的影响;外部环境温度升高引起储罐热量积累对传热过程影响较小。
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE972
【图文】：

温度场分布,储罐,外界环境,罐体

一部分被反射或透过储罐结构，其中只有被吸收的部分的温度场分布。储罐中的介质以液相界面划分为气相和液相上部分热能穿过罐体表面涂层进入罐壁进而被吸收，经过储罐导热质，罐内的液化气体吸收了一定的热量后逐渐地开始汽化、蒸发介质由液态逐渐变成气态而升高。此外，在环境温度和风速的作受迫对流换热，当环境温度高于介质温度时，热量将传递给罐内境热交换过程如图 2.1 所示，传热过程包括进入罐体的部分太阳体结构的辐射能、储罐壳体进行的热传导、储罐罐体对外部环境体表面进行的对流换热等。

路径图,太阳视运动,路径图

2kw/ m ； —自 1 月 1 日起算的日序数。阳倾角和时角[45]角是指将地心与日心连线后该线与地球的赤道平面所形成的夹角，道平面称为黄道面。因黄道面和极轴之间是呈66.5 夹角，并不是垂公转过程中所呈角度无论是大小还是在空中的方向都始终不变，因断变化的角度，可按如下公式计算：( )36023.45 sin 284365δN = + —太阳倾角。况下地球始终绕着太阳进行公转，为计算模拟方便，本文进行相反球进行运动并将其称为“视运动”，如图 2.2 所示。

【参考文献】