均匀火焰包围下液化气容器的瞬态温度场分析.pdfVIP

维普资讯 第 29卷 第 2期 武汉理工大学学报(考垩袭差) Vo1．29 No．2 2005年 4月 JournalofWuhanUniversityofTechnology Apr．2005 (TransportationScience＆Engineering) 均匀火焰包围下液化气容器的瞬态温度场分析* 尹奇志D 肖金生 赵在理D 杨 波D (武汉理工大学能源与动力工程学院” 武汉 430063) (武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室 武汉 430072) 摘要：针对均匀火焰包围下的球型液化气容器的热响应问题，根据传热学原理确定了液化气容器 的热边界条件，并结合PLGS99对该边界条件进行了计算，根据求得的边界条件运用ANSYS软件 计算了该边界条件下的温度场分布并进行了分析．结果表明对于均匀火焰包围下的球形液化气容 器 ，容器的最大温度梯度出现在最高液面附近，液面的波动是导致温度梯度很大的原因． 关键词：液化气；压力容器；温度场；有限元分析 中图法分类号：TE88 火焰包围下液化气容器主要受力为热应力和 设罐 内外无管道部件，即该模型为空心的轴对称 内部机械应力．热应力是由于壁面温差引起的，而 球罐；(2)假设同一时刻各处火焰的温度均一； 机械应力则是 由于容器 内部压力引起的，该压力 (3)假设液相和气相分别为均匀混和的流体；(4) 受容器壁面温度影响．对液化气容器温度场的研 假设贮罐体各处的物性参数均一．简化后模型如 究将有助于分析其爆炸事故机理．目前在液化气 图1所示．该图中，模型顶部角度 为0。，底部角度 温度场模拟上 比较成功的软件有PLGS99仿真软 为180。，约束点在fl=90。处． 件．但该软件只给出了内外壁面各 5点处的温度 表 1 填充率为41 的初始条件 随时间的变化 曲线，无法对整个壁面温度分布有 容器外径 ／m 清楚的了解[1]． 容器 内径 ／m 文中以PIGS99软件的计算结果为基础，运 容器热传导系数／w ·(m ·C)一 8 ^3 容器密度 ／kg·m ～～～盯一舢∞ 用传热学理论和有限元方法，计算了均匀火焰包 容器 比热容 ／J·(kg·C‘) 围下的球型液化气容器的瞬态温度场，并进行了 安全阀门打开压力／MPa 分析，这对于确保液化气的安全运输和贮存有着 安全阀门关闭压力 ／MPa 直接的指导作用． 阀门直径 ／m 火焰平均温度 ／℃ 初始温度 ／℃ 1 分析模型 初始填充率 ／ 泊松 比 1．1 几何模型和物性参数 热膨胀系数 ／_C 文中所研究的液化气容器为均匀火焰包围下