基于有限元的大型储罐罐壁优化设计

应用有限元仿真分析软件,对现今大型储罐设计所普遍采用的＂定点法＂和＂变点法＂设计的储罐进行模型分析,对比特定工况下两种设计方法下罐壁所受的应力分布,根据各层钢带不同的应力情况,可以有针对性的对各带罐壁厚度进行优化设计。     

大型立式衬胶磷酸储罐设计探讨

大型立式衬胶磷酸储罐都为闭式储罐,造价高,对罐底刚度要求高。探讨其经济尺寸的确定方法和罐壁、罐底、罐顶设计的若干问题,在满足工艺要求的前提下认为:<100m~3的衬胶储罐宜按直径和罐高相等的准则确定经济尺寸,≥1000m~3时应控制罐的高度在12m左右,以方便防腐蚀施工和维护;罐壁宜按变壁厚设计,对接的主焊缝宜设在罐外侧,要采取措施防止壁底角焊缝产生缺陷,重视罐底支撑结构,建议采用自支承式带肋拱顶,以期降低大型立式衬胶磷酸储罐的造价。     

立式硝酸铵溶液储罐设计

立式硝酸铵溶液储罐设计分罐顶、罐体、罐底、保温、搅拌及消防管设置等几部分。罐体壁厚可按内压薄壁圆筒的强度设计方法进行设计,罐内压力按硝铵溶液的最大液柱静压力计算,如计算厚度小于6mm,仍按6mm选取,罐顶厚度取罐壁厚度即可;罐底强度与硝酸铵溶液的计量方式有关,液位计计量方式,罐底厚度取壁厚即可。称重模块系统计量方式,罐底设置加强筋,加强筋结构为辐射状;采用双层保温型式对储罐进行保温宜,内层为岩棉保温层,外层为聚氨酯发泡保温材料层。推存采用阿基米德螺旋盘管换热器对储罐中的硝酸铵溶液加热,储罐搅拌宜采用射流搅拌器,储罐消防管推存采用DN80以上钢管制作。     

大型外浮顶储罐罐壁厚度优化设计探讨

大型外浮顶储罐的罐壁板用钢材量在罐体总钢材用量中占比大,以某EPC项目50000 m~3外浮顶储罐为例,按照目前国内最新设计规范GB50341-2014对罐壁板厚度分别按定设计点法和变设计点法进行计算探讨,选择优化后的罐壁板名义厚度可以减少罐壁板用钢材量,使项目节省概算投资。     

大型立式圆筒形储罐设计中几个问题的探讨

针对大型立式圆筒形储罐的特点,结合其发展状况,论述了在设计及计算中罐壁厚度的确定,风载荷、地震载荷对罐体设计的影响,并对储罐罐顶、罐底的结构设计及相关标准的使用作了介绍。     

拱顶罐内含蜡原油静态储存过程中的传热规律研究

建立了描述含蜡原油在拱顶罐内静态储存过程的传热及流动行为数学模型,基于有限体积法对模型进行求解,实现了对拱顶罐内含蜡原油传热过程的数值模拟。结果表明:罐顶散热损失最大,油温下降最快,但在自然对流作用下,冷油的沉积导致储罐内温度最低位置出现在罐底和罐壁所包围的区域,且该处最先产生凝油。在自然对流作用下,储罐中心温度分布均匀,靠近边界处的温度较低。随着温降过程进行,原油粘度增大,导致自然对流逐渐减弱,储罐中心的高温区域逐渐减小,边界处的低温区域逐渐向油罐中心扩展。伴随原油温度场的变化,储罐内的凝油层最先在罐底和罐顶形成,最后覆盖罐壁,且罐壁和罐底的凝油层厚度不均匀,越靠近罐壁和罐底的边角处凝油层越厚。随着温降进展,储罐内的传热行为逐渐由以自然对流主导转变为由导热主导,且由此形成相应的温度场演变过程。     

充液锚固罐振动特性分析

储液容器自身振动特性的研究,一直是研究的热点。从储液深度,罐壁变厚度因素出发,考虑储液高度的不同,罐壁厚度的改变对系统频率的影响。结果表明:充液高度的提升,系统自振频率呈现下降趋势,储液罐含不同高度液体,其结构的振动形式和含液量无必然关系。罐壁变厚度对系统的频率值影响很小,采用等厚度罐壁代替变厚度罐壁理论上是可行的。     

LNG储罐泄漏过程外罐壁传热特性研究

以某全容式LNG储罐为研究对象,建立了二维非稳态LNG储罐泄漏传热模型,采用有限元法研究了储罐泄漏过程外罐壁的传热特性,分析了泄漏过程温度沿外罐壁厚度和高度方向的变化情况。结果表明:外罐壁温度场分布受其厚度和高度影响,其传热特性有所不同。沿厚度方向其温度场呈线性分布,且最大温度梯度为10.2 K/m(泄漏100 h);沿高度方向其温度场呈分区分布,2.65～14.65 m区域温升较快,最大增幅为6.514K/m,而14.65～26.65 m区域温升呈线性变化,最大增幅为4.376 K/m;泄漏时间为420 h LNG储罐传热达到稳态。     

在役液氨储罐的剩余强度评定

针对某化肥厂合成氨工艺中液氨储罐,在不同时期内储罐壁厚测试值的基础上,应用ANSYS软件计算了1975年、1998年和2004年储罐的应力状态和剩余强度。预测了2010年和2016年储罐各部分的壁厚,并进行了工作应力计算和剩余强度评定。     

穿孔与热辐射耦合作用下固定拱顶钢储罐的失效机理

为获得大型钢制储罐在碎片冲击和池火热辐射耦合作用下的失效机理,采用Abaqus建立了高速碎片穿孔和热辐射耦合作用下固定拱顶钢储罐失效分析的有限元模型,分析了储罐在高速碎片冲击作用下的动力响应和穿孔储罐在热辐射作用下的热屈曲响应,研究了储罐壁面的应力变化过程。结果表明,在热辐射单一作用下,储罐由罐壁-罐顶连接处开始发生热屈曲,并出现褶皱变形;在高速碎片冲击与热辐射耦合作用下,高速碎片冲击导致储罐产生穿孔,储罐从穿孔两侧开始发生热屈曲,而且,穿孔导致塑性变形区及其附近区域产生应力集中,与未受冲击的储罐相比,穿孔储罐的罐壁处于更高的应力水平,更容易发生失稳。因此,穿孔储罐的抗火性能降低,热屈曲模式也发生改变。