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(guò)程中一旦發(fā)生事故將造成災(zāi)難性后果，所以對(duì)其做好安全防護(hù)非常重要。目前，國(guó)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(duì)其的必要性，但對(duì)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(bào)道，水冷卻系統(tǒng)對(duì)天然氣球罐的必要性則沒(méi)有得到明確驗(yàn)證，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范中也沒(méi)有對(duì)天然氣球罐水冷卻保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置做

2、出明確規(guī)定，導(dǎo)致在實(shí)際建設(shè)中，天然氣儲(chǔ)配站對(duì)球罐水冷卻保護(hù)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(duì)天然氣球罐設(shè)置水冷卻保護(hù)系統(tǒng)，或不設(shè)置水冷卻系統(tǒng)。
　　本文將利用ANSYS Workbench對(duì)10000m3天然氣球罐建立三維幾何實(shí)體模型，并運(yùn)用間接法對(duì)其進(jìn)行熱-應(yīng)力耦合分析。首先對(duì)火災(zāi)情況下的天然氣球罐進(jìn)行熱分析，得到罐體溫度場(chǎng)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(jì)算出罐體的應(yīng)力強(qiáng)度分布；再通過(guò)應(yīng)力

3、線性化后處理功能，將計(jì)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(qiáng)度理論的基礎(chǔ)上通過(guò)應(yīng)力強(qiáng)度評(píng)定原則對(duì)各類應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度評(píng)定，以校核強(qiáng)度是否滿足安全要求，從而驗(yàn)證火災(zāi)情況下水冷卻系統(tǒng)對(duì)天然氣球罐的必要性。同時(shí)，對(duì)天然氣球罐的實(shí)際工作數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，以說(shuō)明在日曬高溫下水冷卻系統(tǒng)對(duì)球罐的作用。
　　通過(guò)分析得出：在火災(zāi)環(huán)境下，溫度越高，球罐的應(yīng)力強(qiáng)度越大而屈服強(qiáng)度越低，當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度超過(guò)許用應(yīng)力時(shí)，球