泄漏工况下的LNG外罐温度场研究

发布时间：2017-09-21 15:08

  本文关键词：泄漏工况下的LNG外罐温度场研究

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【摘要】：液化天然气(LNG)在我国的能源结构中的比重逐年增加。LNG储罐作为LNG接收站的重要组成部分,其安全性对接收站至关重要。本文主要采用数值模拟的方法,模拟LNG从泄漏孔流出以后的动态泄漏过程。对内罐中LNG泄漏时和泄漏液面平衡后的保温层和外罐壁的温度场变化进行分析,研究在不同条件下温度场的变化并寻找单一条件不同时温度场变化之间的联系。首先,利用有限元软件ANSYS下的Fluent建立了储罐的保温层和外罐壁的二维平面模型。先综合分析泄漏孔的高度和面积对泄漏后温度场的影响并寻找其规律同时分析热保护角的作用;再单独分析外界环境温度对温度场变化的影响。然后用Fluent建立储罐的三维模型,选择与前面一致的泄漏条件以便进行数据的分析对比。在对泄漏后的工况进行模拟分析发现,当其它条件相同时,孔口面积越大外罐外壁面温度达到最小值所用时间越短;离泄漏孔口高度越近的位置,其外罐外壁面温度达到最小值所用时间越短;热保护角在泄漏后对外罐底部保护作用明显;泄漏后混凝土罐外壁面温度变化受环境温度影响巨大。而对比二维工况与三维工况的模拟结果,可以发现温度变化略有差异但变化趋势一致。本文的研究有助于分析泄漏后储罐温度场的变化趋势。可以先建立一个完整的数据库,在知道大致泄漏工况后可以分析出外罐温度场如何变化。并在温度场的变化基础上研究应力场的变化。
【关键词】：LNG储罐 温度场 动态泄漏 热保护角
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE972
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 LNG基本概况10-14
• 1.1.1 全球LNG产业发展现状分析10-11
• 1.1.2 LNG储罐发展介绍11-12
• 1.1.3 LNG储罐的分类12-14
• 1.2 对LNG储罐泄漏后工况进行研究的意义14-15
• 1.3 LNG低温储罐泄漏工况的相关研究现状15-17
• 1.3.1 国外研究现状15-16
• 1.3.2 国内研究现状16-17
• 1.4 本文主要研究的内容17-18
• 2 理论分析与仿真软件介绍18-31
• 2.1 FLUENT软件介绍18-19
• 2.2 多孔介质理论介绍19-20
• 2.3 仿真模拟采用的FLUENT软件模型介绍20-23
• 2.3.1 Fluent中多孔介质模型20-22
• 2.3.2 Fluent中的流体体积（VOF）模型22-23
• 2.4 工程概况和仿真模拟假设以及参数整理23-27
• 2.4.1 工程概况23-25
• 2.4.2 仿真模拟假设25
• 2.4.3 仿真参数的整理与计算25-27
• 2.5 计算公式的推导和UDF的编写27-29
• 2.6 创建模型与结果后处理29
• 2.7 本章小结29-31
• 3 年平均环境温度下二维LNG储罐泄漏后温度场研究31-55
• 3.1 模型验证32-34
• 3.2 仿真结果分析与对比34-54
• 3.2.1 未发生泄漏时保温层与外罐壁的平衡温度场34-35
• 3.2.2 泄漏时和泄漏平衡后的保温层和外罐壁温度场分析35-42
• 3.2.3 发生泄漏后的外罐壁传热特性分析42-46
• 3.2.4 发生泄漏后不同时间的保温层和外罐壁底部温度场分析46-50
• 3.2.5 热保护角作用分析50-54
• 3.3 本章小结54-55
• 4 不同环境温度下二维LNG储罐泄漏后外罐温度场研究55-67
• 4.1 未发生泄漏时的外罐壁温度场55-57
• 4.2 泄漏后不同工况的外罐壁温度场研究57-66
• 4.3 本章小结66-67
• 5 年平均环境温度下三维LNG罐泄漏后温度场研究67-87
• 5.1 三维工况模型验证69-70
• 5.2 三维仿真结果分析与对比以及与二维仿真结果的关系70-86
• 5.2.1 未发生泄漏时的保温层和外罐壁温度场70-73
• 5.2.2 三维工况下发生泄漏后的保温层和外罐壁中间切面温度场分析73-80
• 5.2.3 三维工况下发生泄漏后的外罐壁传热特性分析80-83
• 5.2.4 热保护角作用分析83-86
• 5.3 本章小结86-87
• 结论与展望87-89
• 参考文献89-92
• 致谢92-93
• 个人简历93

【参考文献】

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本文编号：895256