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，其內的介質均屬于易燃易爆物，在使用過程中一旦發(fā)生事故將造成災難性后果，所以對其做好安全防護非常重要。目前，國內外研究大都從液化石油氣球罐在火災環(huán)境中的熱響應規(guī)律入手，證明水冷卻系統(tǒng)對其的必要性，但對它在火災環(huán)境中的力學響應規(guī)律研究甚少。關于天然氣球罐的相關研究更是未見相關報道，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，在相關標準與規(guī)范中也沒有對天然氣球罐水冷卻保護系統(tǒng)的設置做

2、出明確規(guī)定，導致在實際建設中，天然氣儲配站對球罐水冷卻保護系統(tǒng)設置存在差異，或按照液化石油氣球罐的相關規(guī)定對天然氣球罐設置水冷卻保護系統(tǒng)，或不設置水冷卻系統(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-應力耦合分析。首先對火災情況下的天然氣球罐進行熱分析，得到罐體溫度場的分布；然后將熱分析結果作為體載荷施加到結構分析中，以計算出罐體的應力強度分布；再通過應力

3、線性化后處理功能，將計算出的應力分為一次局部薄膜應力、一次薄膜加一次彎曲應力和一次加二次應力；并在第三強度理論的基礎上通過應力強度評定原則對各類應力進行強度評定，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據進行簡單分析，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：在火災環(huán)境下，溫度越高，球罐的應力強度越大而屈服強度越低，當應力強度超過許用應力時，球