中大型立式圓筒低溫儲罐的漏熱量研究.pdf

1、儲存低溫液體的儲罐在能源、環(huán)保、化工、制藥及食品等行業(yè)有著廣泛應(yīng)用[1]。由于立式圓筒低溫儲罐制造成本低，建造難度低，中大型立式圓筒低溫儲罐依舊占據(jù)低溫儲罐的主要市場[2]。低溫儲罐的漏熱量作為衡量儲罐經(jīng)濟(jì)型的主要指標(biāo)，自然受到用戶方的重點關(guān)注。如何準(zhǔn)確快速的計算出低溫立式圓筒儲罐的漏熱量，對于儲罐設(shè)計、制造、維護(hù)擁有重要的工程價值?，F(xiàn)階段計算低溫儲罐漏熱量的方法有:實驗法、計算式估算法、數(shù)值模擬法。本文首次推導(dǎo)出計算式估算法忽略的立式

2、圓筒低溫儲罐拐角處漏熱量的解析解，并將其應(yīng)用到某公司的立式圓筒低溫儲罐中。本文結(jié)合計算式估算法與數(shù)值模擬法，給出了一種接近真實漏熱量的低溫液體儲罐漏熱量的計算方法。具有很高的工程應(yīng)用價值。
　　本文主要研究內(nèi)容包括以下幾點:
　　1.本文根據(jù)傳熱學(xué)相關(guān)理論，給出了立式圓筒低溫儲罐涉及的三種傳熱模型，并進(jìn)一步推導(dǎo)出不同邊界條件下，各傳熱模型漏熱量計算式;將三種傳熱模型計算式的解析解與有限元數(shù)值模擬解作對比，發(fā)現(xiàn)解析解與數(shù)值模擬

3、解吻合度較好，同時得到了三種傳熱模型的網(wǎng)格敏感性。
　　2.為了求出大型立式圓筒低溫儲罐拐角處的漏熱量的解析解。利用第二章所介紹的相關(guān)理論，建立穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下拐角處二維軸對稱熱傳導(dǎo)模型。然后利用分離變量法、變量替換、疊加原理等，首次推導(dǎo)出中大型立式圓筒低溫儲罐拐角處溫度場的解析解。得到的解析解與對應(yīng)ANSYS求得的數(shù)值模擬解吻合度高。
　　3.為了得到可以直接應(yīng)用在實際工程上的簡易計算式，以解析解的疊加式為基礎(chǔ)，采取合理的分離變

4、量法，對低溫儲罐拐角處模型涉及的相關(guān)幾何參數(shù)、物理參數(shù)、載荷參數(shù)進(jìn)行提取，最后擬合出方便計算的簡易式。簡易式和數(shù)值模擬解吻合度較高。
　　4.為了了解錨固帶對于低溫儲罐漏熱量、溫度場分布、熱流密度、溫度梯度等影響。建立了含錨固帶的三維有限元模型，施加和無錨固帶模型相同的載荷邊界條件，并與其作對比。且在給定錨固帶的情況下，研究了錨固帶不同導(dǎo)熱系數(shù)下，其對低溫儲罐漏熱量、溫度場、熱流密度等分布的影響。
　　5.為了得到一種接近真

5、實中大型立式圓筒低溫儲罐總漏熱量的估算方法。將本文推導(dǎo)出的計算式求出的估算值與數(shù)值模擬值作對比，并進(jìn)一步修正了相關(guān)計算式，最后得到了和數(shù)值模擬解吻合度較高的計算式。針對某公司1500m3低溫液氮儲罐進(jìn)行傳熱分析的過程中，發(fā)現(xiàn)其漏熱量不滿足用戶方要求。因此給出了幾種減少漏熱量的方法，其中根據(jù)模擬、計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，增加底部泡沫玻璃磚的厚度或其導(dǎo)熱系數(shù)最有效。
　　6.根據(jù)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，對于立式圓筒低溫儲罐是否應(yīng)該安裝給出判斷依據(jù)。對于儲罐