大型低温液体贮罐管路应力分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2005年第4期低温工程NO．42005总第146期CRY0GENICSSumNo．146大型低温液体贮罐管路应力分析邓芳童水光金涛(浙江大学化工机械研究所杭州310027)摘要：针对使用传统的经验设计方法难以对大型低温液体贮罐管路所受载荷进行分析评定的情况，采用有限元分析方法，实现了对低温贮罐管路系统的温差、压力、重力以及基座沉降、管口等载荷的应力分析。详细分析了管路载荷分布情况和工况，特别针对一196℃／65℃设计范围的液氧贮罐管路，利用I-deas软件建立空间模型和壳单元网格，分析得

2、到不锈钢材料管路系统温差、压力等载荷产生的应力分布情况，并得出温差应力是大型低温液体贮罐管路系统影响最大的载荷应力，同时得出管路弯头部位应力最大的结论，与实际情况完全吻合。关键词：低温贮罐管路有限元I-deas中图分类号：TB12l，TB657．9文献标识码：A文章编号：100045516(2005)04-0037-04StressanalysisoflowtemperatureliquidstoragetankpipelineDengFangTongShuiguangJinTao(InstituteofChemicalMachiner

3、y，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Thefiniteelementmethodisusedtoachievethestressanalysisoftheloadsappliedonthepipelinesystem，becauseitisdifficulttousethetraditionalexperiencedmethodstodothestressanalysisoflowtemperatureliquidstoragetankpipelines．Theloads

4、involvethermalloadpressureload，gravityload，，settlementloadandnozzleload．Theloaddistributionandworkstatushavebeenanalyzed．TheI-deasSOft．ware，especiallyfortheliquidoxygenstoragetankpipelineswhichareworkingbetween一196℃and65℃，wasusedtocreatethe3一dimensionalmodelandshelleleme

5、ntmesh．TheanalysisshowsthestresSdis．tributionstatusofthestainlesssteelpipelinesloadedbythermalload，pressureloadetc．Thestressresults，indicatethatthethermalstressistheprimarystressofthepipelinesystemandthelargeststresslocatesattheelbowposition．Thisconformstothepracticewel1

6、．Keywords：lowtemperature；storagetank；pipeline；finiteelement；I-deas贮罐的结构形式各有不同，但基本都由内简体、保温1引言层、外简体、基础座以及管路、仪表等组成⋯。图1是低温液体贮罐主要用于贮存液氧、液氮、液氦以双层壳圆柱形底拱形顶贮罐的结构简图。及液化天然气等低温产品，现正朝大型化方向发展。管路是连接贮罐和外部系统的纽带，是贮罐能正收稿日期：2005-03—30；修订日期：2005-07-03作者简介：邓芳，女，24岁，硕士研究生。维普资讯http://www.cqvip.

7、com38低温工程常发挥其功能的关键，若管路出现问题必将给整个系Mises应力降低，所以分析时可以不予考虑。统造成巨大损失，因而管路的安全性及可靠性必须重(3)重力载荷：包括管道自重和管内贮液的重视。为满足贮罐的各种功能，管路就设置得相当多，力。此外，贮液还会对管壁产生液压。总体可分为液相管和气相管。液相管走贮液，如贮液(4)基座沉降载荷：低温液体贮罐内简体是放置的进、出口管，最高和最低液位控制管等；气相管走贮在一定厚度的泡沫玻璃(或其它绝热材料)上的，故液的蒸气，可控制贮罐内压，如泵体放空管线等。繁随着泡沫玻璃的沉降，管路与内简体连接

8、的一端会跟多的管线使得其空间布置十分复杂，再加上管路所受着下沉，而与外简体连接的一端却保持不动，管路就载荷需要考虑的因素也很多，使管路的应力分析十分会产生沉降应力。困难。用传统的设计方法无法得到管路待评定部