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濟型的主要指標，自然受到用戶方的重點關注。如何準確快速的計算出低溫立式圓筒儲罐的漏熱量，對于儲罐設計、制造、維護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、數值模擬法。本文首次推導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，并將其應用到某公司的立式圓筒低溫儲罐中。本文結合計算式估算法與數值模擬法，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。具有很高的工程應用價值。
　　本文主要研究內容包括以下幾點:
　　1.本文根據傳熱學相關理論，給出了立式圓筒低溫儲罐涉及的三種傳熱模型，并進一步推導出不同邊界條件下，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值模擬解作對比，發(fā)現(xiàn)解析解與數值模擬

3、解吻合度較好，同時得到了三種傳熱模型的網格敏感性。
　　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理論，建立穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下拐角處二維軸對稱熱傳導模型。然后利用分離變量法、變量替換、疊加原理等，首次推導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ANSYS求得的數值模擬解吻合度高。
　　3.為了得到可以直接應用在實際工程上的簡易計算式，以解析解的疊加式為基礎，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幾何參數、物理參數、載荷參數進行提取，最后擬合出方便計算的簡易式。簡易式和數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熱系數下，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。將本文推導出的計算式求出的估算值與數值模擬值作對比，并進一步修正了相關計算式，最后得到了和數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，其中根據模擬、計算結果發(fā)現(xiàn)，增加底部泡沫玻璃磚的厚度或其導熱系數最有效。
　　6.根據國內外標準，對于立式圓筒低溫儲罐是否應該安裝給出判斷依據。對于儲罐