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液化石油气罐在石油化工行业广泛应用

作者:管理员    发布于:2013-05-16 15:45:11    文字:【】【】【

 液化石油气罐在石油自然气行业使役十分广泛,因其办公背景卑劣,所以设计和安装的要求相对较高。
  现下,CAD/CAE技术飞速进展,已经形成了相互渗透的面貌,设计验证技术应运而生,其中有限元法是该领域常被采用的一种计算办法,是一种求解关于场问题的一系列偏微分方程的数据办法,已在工程领域达成十分广泛的应用。本文笔者首先开办三维板型,而后采用有限元剖析法模拟液化石油气罐的工况,对其机构刚度施行校核,以验证结构是否知足实职情况。
  一、气罐的结构和工况简介
液化石油气罐主要是由支柱、拉杆、赤道板、极边板、极侧板、基础滑板及紧固件等组成,产品如图1所示。在办公时,气罐内部石油被点燃,生成直径约800mm的火苗柱,烟气温度达到660℃,要剖析此温度下罐体的刚度强度情况。同时,外界背景有风载,风载体积300Pa,需予以考量。故此,需要做热力学剖析,考量萌生的热应力对结构的影响,把热剖析的结果作为条件加载到静力剖析中施行计算,得出结论。
  二、有限元剖析仿真
  Simulation是与SolidWorks纯粹集成的设计剖析一体化软件,操作便捷,易学易用,简单直观,普通产品设计工程师就可以用其施行剖析,并迅疾达成结果,趁早发现问题所在。Simulation可以剖析从略单到复杂的零件和装配体,其提供的板块能够施行强度剖析、热剖析、疲乏剖析、频率剖析和非线性剖析等。
  1.有限元剖析的基本步骤
  无论项目多复杂或应用领域多广,不论是结构、热传导,仍然声学剖析,对于不一样物理性质和数学板型的问题,有限元求解的基本步骤是同样的,主要分为三个基本步骤:前办理、求解及后办理。Simulation的实际应用剖析思路遵从以下基本步骤:前办理→开创算例→应用材料→添加约束→定义连结→施加荷重→划分网格→运行剖析→打量剖析结果。
  2.前办理
如图2a所示是建好的液化石油气罐的三维板型,在剖析时对板型施行了简化和理想化。液化石油气罐本身是由多块赤道板烧焊而成,将其理想化成一个球体;拉杆、基础滑板等对罐体本身强度的影响半大,简化去掉;一点对罐体强度影响半大的孔可以疏忽,对一点小零件同等得用这一原则。办理后的板型
  3.开创算例
  首先开创一个热剖析算例。
4.应用材料
罐体和支柱以多实体的形式存在,应用不一样的材料。罐体材料为:Q235R板材,比容:1386J/(kg·K),密度:7830kg/m3,热导率与温度相关,如图3所示;支柱材料为:Q235R管材,比容:1386J/(kg·K),密度:7830kg/m3,热导率与温度相关。
  5.添加约束
  此热剖析无须添加约束。
  6.定义连结
  群体添加全局接触,支柱和罐体之间因为是烧焊一起,可以经过添加接合来模拟。
  7.施加荷重
  罐体上指定温度荷重660℃,所有支柱的对流系数设定为15.6(W/m2)/K。
  8.划分网格并运行剖析
支柱的网格单元使役“实体单元”,罐体的宽高比大于20,对其使役“壳单元”,调试网格的体积,施行划分网格。尺寸越小,网格越精细,相应求解规模越大,运算时间越长。运行剖析达成结果。

  9.新建静力算例
新建一个静力剖析算例。在静力剖析算例的属性中将热剖析的结果作为条件加载进来。
  10.添加连结、约束和荷重
  将连结从热剖析复制过来,所有支柱底部添加固定约束,在气罐的半壁部位加载300N/m2的正弦分布荷重。
  11.划分网格并运行
对罐体施行网格扼制,划分网格,运行算例。


  12.结果剖析
如图7所示,从应力的图解可以看出,热应力对结构的影响主要是支柱跟罐体烧焊的地带,这和实况相符。


  三、结语
  有限元剖析的结果直观预示了受力分布情况、脆弱部位等信息,能够判断过热萌生的热应力对各器件的影响,为液压石油气罐的设计提供依据,也为此类产品的设计提供一种热应力剖析的办法参考。额外,Simulation有限元网格划分和求解的速度极快,莫大地便捷了工程技术成员在设计过程中的应用,为解决复杂的工程剖析计算问题提供了快速而管用的蹊径。

 
 
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