地中式混凝土储油罐注油过程罐壁温度应力仿真分析

对地中式混凝土储油罐注油过程进行了有限元仿真计算,分析了地中式混凝土储油罐在注油过程中的罐壁温度应力的响应规律,得到了储油过程中油罐最大应力以及出现时刻,并与瞬时注油的简化计算方法进行了对比分析,为预应力加载和有限元计算提供了参考.     

混凝土储油罐温度应力模型试验设计

混凝土储油罐所受拉应力主要为温度应力,开展温度应力模型试验是研究罐体受力规律的重要方法,根据相似理论来设计模型试验成为首要问题。文章根据相似理论,推导出混凝土储油罐温度应力模型试验的相似条件,并确定了试验相似常数,进而提出储油罐模型温度荷载加载方式,最后通过数值仿真分析手段进行了验证。     

西藏地区大体积混凝土施工技术

大体积混凝土结构浇筑后,由于体积大,水化热聚集在内部不易散发,混凝土结构内部温度较高,而表面散热较快,形成较大的表里温差,易导致混凝土表面开裂。西藏地处我国西南边隅,自然条件恶劣,市场供应及施工技术水平较低,针对类似偏远地区,因地制宜地采用降低大体积混凝土入模温度,设置冷却盘管及保温大棚,严密监控大体积混凝土温度等措施,减小大体积混凝土由于各种温度差而产生的内部应力,有效地保证大体积混凝土的施工质量。     

甲烷液滴在其蒸气中自然对流的换热特性

LNG液舱喷雾预冷过程中,液滴在其蒸气中自然对流蒸发换热模型计算结果与实验数据之间存在着较大的差异。为此,采用计算流体力学的方法,建立了静止饱和LNG单液滴在其蒸气中自然对流蒸发模型,据此研究不同温差下液滴的蒸发传热特性,并与低温球模型进行对比,定量分析喷雾预冷过程中"吹拂效应"对液滴自然对流蒸发换热过程的影响。研究结果表明:①随着温差的增大,液滴表面蒸气喷发速度、温度边界层厚度、液滴换热量线性均增大,努塞尔数线性减小;②随着角度的增大,液滴局部蒸气喷发速度、局部努塞尔数逐渐减小,温度边界层厚度逐渐增大;③吹拂效应的影响与蒸气喷发速度呈正比;④因为吹拂效应,同等条件下液滴的换热量和努塞尔数相比于低温球要更小,温度边界层厚度相比于低温球要更厚,并且吹拂效应的影响随着温差的增大而线性增大。结论认为,该研究成果有助于更加准确地预测LNG液舱预冷过程,对完善液滴蒸发理论模型及指导LNG液舱预冷操作都具有重要的意义。     

储油罐静电电位的有限差分数值研究

利用有限差分方法,给出了立式圆筒形储油罐中静电电位的超松弛迭代格式的数值计算模型,研究了储油罐内静电电位的分布规律,分析了储油罐结构及运行参数对储油罐电位的影响。研究结果表明,储油罐径高比在0.6~1.7时,静电风险较大,从静电安全性和储油罐稳定性方面来考虑,径高比应当大于2.0;储油罐内静电电位随其体积的增加以幂函数形式迅速增加;储油罐内的电位与油品电荷密度成正比且随着油品介电常数的增大而逐渐减小;当加载油品到储油罐体积的73%时,油面中心的静电电位达最大值。     

地下混凝土双壁储油罐温度应力数值模拟

面对我国正在开展的战略石油储备工作，文章提出了一种新的地下混凝土双壁储油罐结构形式。应用结构分析软件ANSYS对地下混凝土双壁储油罐的温度应力进行了弹性计算，分析了储罐罐壁在储油前期、中期和后期的温度和应力分布规律。结果表明：在储油前期。内壁温度梯度大，但受到外壁约束，内壁出现的拉应力较小，随着储油时间的延长，内壁逐步变为全截面受压，满足安全储油的要求。外壁在储油过程中一直处于受拉状态，拉应力较大。所以应采取适当的措施减小外壁裂缝宽度．     

LNG储罐承台大体积混凝土裂缝控制技术研究

大体积混凝土在熟化过程中产生的水化热会使混凝土内部温度短时间内急剧升高。当绝热温升较大、或者内外温差较大时,往往会导致大体积混凝土产生裂纹、裂缝,严重时可能产生贯穿缝。尤其在热带地区,水泥等原材料温度较高,混凝土入模温度往往会高于规范规定的上限,混凝土早期热裂的可能性更大。控制混凝土内部绝热温升的方法因地域不同、施工条件不同而各有差异。以中国海油承建的南方某LNG储罐承台底板施工项目为背景,使用有限元软件进行分析计算,并根据计算结果给混凝土内部增加附加钢筋以抵消因绝热温升而引起的混凝土内部拉应力,从而达到混凝土防裂的目的。     

立式圆柱形储油罐地震敏度分析

以罐 -液系统耦联振动规律为理论基础 ,对立式圆柱形储油罐的地震敏度进行了定量分析。储油罐地震敏度反应包括地震载荷引起的动水压力、基底剪力、倾覆力矩以及储液表面的晃动 ,地震敏度定量分析就是对这些参数做定量计算 ,从而对储油罐进行抗震设计。通过与《API 650》附录E和我国采用的《工业设备抗震鉴定标准》附录九的比较表明 ,新的地震敏度定量计算方法可对不同高径比的储油罐做地震敏度计算 ,物理概念清楚 ,计算过程简单明了 ,适用于工程中储油罐的地震敏度分析。     

沥青混凝土低温开裂试验初步分析与探讨

本文介绍一些国内外的低温开裂试验方法,同时根据十三陵抽水蓄能电站上池沥青混凝土防渗面板防止低温开裂的要求,采用九种不同沥青制备混凝土进行了试验,对沥青混合料低温开裂温度、应力、应变、变形系数进行初步的分析与比较,为防渗面板选择沥青时提供参考。     

乙烯球罐保冷工程设计技术浅析

工业乙烯存储温度为-45℃～34℃,与环境温度60℃之间存在较大温差,因而低温保冷技术十分重要。本文对乙烯球罐保冷工程设计技术进行了分析,包括保冷材料的选择、保冷厚度的计算、保冷结构的施工方法等,可为其它大型设备的系统保冷工程设计提供参考。     

LNG储罐外墙温度应力分析及预应力筋设计

大型LNG储罐的外墙一般由预应力混凝土建造,其应力分布及变形比较复杂。在介绍预应力混凝土外墙温度应力计算方法的基础上,采用理论分析的方法,推导出了圆筒形外墙温度应力的计算公式、外墙在温差荷载及其他普通荷载作用下预应力筋的计算公式以及最大环向应力所在位置计算公式,进而给出了预应力筋结构调整的方案。研究结果表明,内罐的超低温液体会使预应力混凝土外墙产生很大的温度应力,环向温度应力最大可达混凝土抗拉强度的一半,使外墙在受内压时更加危险,因此在环向预应力筋设计时须考虑温差荷载影响。而后采用ADINA有限元软件建立多个钢筋混凝土分离式模型进行数值模拟,不仅验证了所推导公式的正确性,而且证明了该结构优化方案使外墙的变形及应力分布更加合理。     

The Cooling Rule of the Crude Oil in a Storage Tank Based on a New Finite Element Method

The cooling rule of the crude oil in the storage tank is studied by using the new wavelet finite element method, the traditional finite element method, and a test. First, a computational model is presented. Then the cooling rule of the crude oil is provided experimentally and numerically under the liquid levels of 6.5 and 11.5 m, respectively, and the results show that the wavelet finite element method has higher reliability. Then, the longitudinal distribution rule of the temperature of the crude oil in the storage tank under different liquid levels is obtained. Last, the cooling mechanism of the crude oil is provided.     

过火后大型原油储罐的强度评定

根据大型原油储罐在水压试验条件下的应力和变形的有限元分析,确定了大型原油储罐的关键部位。对其关键部位材料采用热处理的方式模拟火灾过程,得到过火后大型储罐材料的力学性能和过火温度之间的对应关系。对过火后的大型储罐进行强度评定的结果表明,过火后的大型原油储罐符合强度要求。     

大型圆筒形储罐有限元设计计算

对于钢筋混凝土环梁基础上的大型储罐，当承受液体静压时，罐底板与最底层罐壁板连接处的应力状态十分复杂。文章按弹性地基梁假设，采用ANSYS有限元计算软件提供的双线性杆单元（LINK10单元）等效替代罐底的单向弹性基础，对其进行有限元应力分析，得到了较为精确和直观的计算结果。     

热应力作用下LNG储罐外罐裂缝及失效时间分析

对于大型液化天然气储罐,内罐泄漏时,由于内外表面温差产生的巨大热应力对于外罐裂缝开展及储罐失效有非常重要的影响。为了获得外罐裂缝的开展规律以及储罐失效时间以便指导实际工程的设计与维护,利用传热学与弹塑性力学相关理论,提出了一种应力叠加方法,近似计算在内罐泄漏时外罐出现裂缝的内外温差,并且结合数值模拟结果进行对比分析,验证理论方法的准确性,确定裂缝开展规律,最终求得内罐从最不利泄漏点开始泄漏到外罐内侧混凝土开裂的储罐失效时间。结果表明:①内罐泄漏时,热应力巨大,不可忽略,热应力和其他荷载共同作用导致外罐产生大量裂缝,裂缝首先在外罐顶部内表面产生,并迅速向外表面开展,最终贯穿罐顶,导致储罐失效;②首次求得了储罐从内罐开始泄漏到外罐产生裂缝的最小时间,在此时间内采取有力措施及时处理,对控制事故发展、避免发生严重灾害具有重要意义。     

石油化工油罐储运区防渗技术的应用

介绍了防渗技术在某炼油厂油罐储运区升级改造中的应用以及柔性防渗材料HDPE土工膜的应用技术.具体实施方案为：①油罐储运区环墙基础和防火堤内地坪均采用两布一膜的防渗结构,HDPE土工膜与混凝土锚固采用镀锌扁铁和膨胀螺栓组合的方式固定;②在油罐环墙内壁设置渗漏液排出管用来监测油罐基础泄漏情况,罐区地坪采用渗漏液收集检查井的方式进行监测;③在防火堤到油罐储运区环墙外侧与内侧之间构建一道两布一膜的防渗结构,使得油罐储运区防火堤内形成一道完整连续的防渗体系;④由于HDPE土工膜本身为不透水卷材,渗透系数极低,因此在防火堤内形成的HDPE土工膜连续防渗屏障渗透系数可达1.0×10^-12 cm/s,泄漏物完全不会渗入到地下污染环境.该炼油厂改造升级后,经过2a的投产运行,其周边地下水监测井未发现污染现象,说明HDPE土工膜防渗层起到了良好的防渗效果.最后针对防渗锚固做法和施工工序等情况提出了一些建议.     

混凝土水下油罐的传热分析与数模计算

本文研究混凝土水下油罐采用油水置换工艺贮存高凝原油的传热规律,它是工艺设计与结构设计的重要依据.这种传热过程比较复杂,本文基于对贮油罐进行模拟试验和温度场变化规律的大量实测数据,通过分析研究,建立油罐的分区传热模型,用有限差分法对不稳定传热的温度分布和散热量进行数模计算,求得高凝原油在贮存条件下的表观导热系数.为0.325T_i^1/2;相应原油的“临界导热温度”T_x为41℃,应用数模计算贮油罐内温度分布和随时间的变化规律,得到各节点的实测温度与计算值的平均偏差<±1℃,表明分区传热模型较清晰、合理地反映了贮罐内原油、海水、油水界面、罐壁砂套以及环境温度相互间的传热特征;数模还提供了热油通过罐顶、罐壁和油水界面分别的散热量随贮存时间的变化曲线,计算表明,原油通过油水界面的散热量仅占原油总散热量的2.1～3.1%,由此结果进一步论证了油水置换工艺贮存高凝原油的可行性.     

瞬态力－热耦合作用下水泥环完整性分析

页岩气井工程实践表明,套管压裂易导致水泥环完整性发生破坏出现环空带压。基于套管压裂工程实际,建立井筒温度场模型和套管－水泥环－地层组合体有限元模型,采用解析法和数值法结合方式,计算页岩气井压裂过程中瞬态力－热耦合对水泥环应力大小、分布影响规律。结果表明:压裂过程中水泥环内外壁温差先增大后减小,压裂初近内壁处存在陡峭温度梯度,易导致内壁应力显著提高;瞬态力－热耦合作用导致水泥环内壁应力大幅提升,加剧了水泥环完整性失效的风险,压裂初期为水泥环易发生损坏的“风险段”;水泥环内壁最大应力随着时间变化,易产生“多裂纹”形态,加剧环空带压。研究结果可为页岩气井压裂过程中水泥环完整性设计控制提供参考。     

大型液化天然气储罐混凝土外罐施工期间温度裂缝预测

以160 000 m³大型预应力液化天然气(LNG)全容罐混凝土外罐为研究对象,在利用ANSYS软件建立精细化LNG储罐混凝土外罐有限元模型的基础上,按实际结构施工顺序与时间,模拟了LNG储罐混凝土外罐全部混凝土浇筑过程,获得了在变温条件下,由水化热作用产生的混凝土外罐早期温度场分布;在考虑混凝土收缩和徐变的条件下,采用增量法计算了混凝土外罐的早期温度应力,确定了随时间及配筋率变化的混凝土早期抗拉强度,进而对LNG储罐混凝土外罐施工阶段的裂缝发育特征及分布规律进行了预测。结果表明,混凝土收缩对温度应力影响显著,在150 d的模拟时间段内结构温度应力呈现持续增长状态;第1浇筑段的LNG外罐温度应力明显大于其他浇筑段的温度应力,且该浇筑段的罐壁在模拟期内将产生竖向裂缝,扶壁柱处将产生局部环向裂缝。该结论可为同类工程施工建造开展相应的抗裂措施提供依据。