大口徑LNG超低溫球閥瞬態(tài)傳熱及密封研究.pdf

1、隨著國際石油價格不斷攀高、石油和煤炭對環(huán)境負面影響日益嚴重，天然氣以其高效、環(huán)保等特性，逐漸成為第一能源。為方便儲存和運輸，將天然氣進行液化，壓縮成液化天然氣(LNG)，在能源動力、環(huán)保汽車燃料、燃氣錯峰等方面應用廣泛。目前LNG產(chǎn)業(yè)裝置朝高參數(shù)化、大型化不斷發(fā)展，作為其關鍵配套設備之一的大口徑LNG超低溫閥門，在設計時缺乏理論研究和標準依據(jù)，且實踐使用經(jīng)驗較少，易出現(xiàn)冷沖擊及閥座泄漏等問題。在超低溫環(huán)境下，LNG閥門的溫度分布、低溫熱

2、應力及密封性能是保證閥門安全運行的關鍵因素。針對上述問題，本文選取了應用廣泛、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象，基于傳熱學理論，結合數(shù)值模擬的方法對超低溫大口徑球閥在低溫下傳熱和密封問題進行了以下幾方面研究:
　　(1)基于傳熱學理論，對大口徑超低溫球閥保冷層的厚度進行理論計算，并建立長頸閥蓋組件的三維模型，運用ANSYS軟件，對其溫度場進行數(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、冷處理條件下長頸閥蓋組件溫度分布情況，分析其溫度變化規(guī)律，確定最佳長頸閥蓋結構。
　　(2)借助ANSYS軟件，對大口徑超低溫球閥在冷態(tài)試驗、兩種運行工況(-196℃、4MPa及-162℃、4MPa)下進行穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，保證該閥滿足傳熱及強度要求。為減少冷沖擊對閥體的破壞，在正常運行工況(-162℃、4MPa)下對超低溫球閥進行瞬態(tài)數(shù)值分析，模擬瞬態(tài)降溫過程，對關鍵點的溫度、應力變化進行分析，并根據(jù)瞬態(tài)溫度場及熱應力場的變化規(guī)律，