大口徑LNG超低溫球閥瞬態(tài)傳熱及密封研究.pdf

1、隨著國(guó)際石油價(jià)格不斷攀高、石油和煤炭對(duì)環(huán)境負(fù)面影響日益嚴(yán)重，天然氣以其高效、環(huán)保等特性，逐漸成為第一能源。為方便儲(chǔ)存和運(yùn)輸，將天然氣進(jìn)行液化，壓縮成液化天然氣(LNG)，在能源動(dòng)力、環(huán)保汽車(chē)燃料、燃?xì)忮e(cuò)峰等方面應(yīng)用廣泛。目前LNG產(chǎn)業(yè)裝置朝高參數(shù)化、大型化不斷發(fā)展，作為其關(guān)鍵配套設(shè)備之一的大口徑LNG超低溫閥門(mén)，在設(shè)計(jì)時(shí)缺乏理論研究和標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，且實(shí)踐使用經(jīng)驗(yàn)較少，易出現(xiàn)冷沖擊及閥座泄漏等問(wèn)題。在超低溫環(huán)境下，LNG閥門(mén)的溫度分布、低溫?zé)?/p>

2、應(yīng)力及密封性能是保證閥門(mén)安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素。針對(duì)上述問(wèn)題，本文選取了應(yīng)用廣泛、低溫變形一致性良好的大口徑頂裝式超低溫球閥為研究對(duì)象，基于傳熱學(xué)理論，結(jié)合數(shù)值模擬的方法對(duì)超低溫大口徑球閥在低溫下傳熱和密封問(wèn)題進(jìn)行了以下幾方面研究:
　　(1)基于傳熱學(xué)理論，對(duì)大口徑超低溫球閥保冷層的厚度進(jìn)行理論計(jì)算，并建立長(zhǎng)頸閥蓋組件的三維模型，運(yùn)用ANSYS軟件，對(duì)其溫度場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。為保證填料函底部溫度在0℃以上，模擬滴水板在不同位置及不同保

3、冷處理?xiàng)l件下長(zhǎng)頸閥蓋組件溫度分布情況，分析其溫度變化規(guī)律，確定最佳長(zhǎng)頸閥蓋結(jié)構(gòu)。
　　(2)借助ANSYS軟件，對(duì)大口徑超低溫球閥在冷態(tài)試驗(yàn)、兩種運(yùn)行工況(-196℃、4MPa及-162℃、4MPa)下進(jìn)行穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，保證該閥滿足傳熱及強(qiáng)度要求。為減少冷沖擊對(duì)閥體的破壞，在正常運(yùn)行工況(-162℃、4MPa)下對(duì)超低溫球閥進(jìn)行瞬態(tài)數(shù)值分析，模擬瞬態(tài)降溫過(guò)程，對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)的溫度、應(yīng)力變化進(jìn)行分析，并根據(jù)瞬態(tài)溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)律，