天然氣球罐安全及其水冷卻系統(tǒng)研究.pdf

1、天然氣球罐與液化石油氣球罐同屬于承壓狀態(tài)下的壓力容器，其內(nèi)的介質(zhì)均屬于易燃易爆物，在使用過程中一旦發(fā)生事故將造成災(zāi)難性后果，所以對其做好安全防護非常重要。目前，國內(nèi)外研究大都從液化石油氣球罐在火災(zāi)環(huán)境中的熱響應(yīng)規(guī)律入手，證明水冷卻系統(tǒng)對其的必要性，但對它在火災(zāi)環(huán)境中的力學(xué)響應(yīng)規(guī)律研究甚少。關(guān)于天然氣球罐的相關(guān)研究更是未見相關(guān)報道，水冷卻系統(tǒng)對天然氣球罐的必要性則沒有得到明確驗證，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范中也沒有對天然氣球罐水冷卻保護系統(tǒng)的設(shè)置做

2、出明確規(guī)定，導(dǎo)致在實際建設(shè)中，天然氣儲配站對球罐水冷卻保護系統(tǒng)設(shè)置存在差異，或按照液化石油氣球罐的相關(guān)規(guī)定對天然氣球罐設(shè)置水冷卻保護系統(tǒng)，或不設(shè)置水冷卻系統(tǒng)。
　　本文將利用ANSYS Workbench對10000m3天然氣球罐建立三維幾何實體模型，并運用間接法對其進行熱-應(yīng)力耦合分析。首先對火災(zāi)情況下的天然氣球罐進行熱分析，得到罐體溫度場的分布；然后將熱分析結(jié)果作為體載荷施加到結(jié)構(gòu)分析中，以計算出罐體的應(yīng)力強度分布；再通過應(yīng)力

3、線性化后處理功能，將計算出的應(yīng)力分為一次局部薄膜應(yīng)力、一次薄膜加一次彎曲應(yīng)力和一次加二次應(yīng)力；并在第三強度理論的基礎(chǔ)上通過應(yīng)力強度評定原則對各類應(yīng)力進行強度評定，以校核強度是否滿足安全要求，從而驗證火災(zāi)情況下水冷卻系統(tǒng)對天然氣球罐的必要性。同時，對天然氣球罐的實際工作數(shù)據(jù)進行簡單分析，以說明在日曬高溫下水冷卻系統(tǒng)對球罐的作用。
　　通過分析得出：在火災(zāi)環(huán)境下，溫度越高，球罐的應(yīng)力強度越大而屈服強度越低，當(dāng)應(yīng)力強度超過許用應(yīng)力時，球