低温液化气体槽车罐体强度设计与传热分析

摘要

低温液化气体的广泛应用，使得与低温液化气体相关的储运设备得到了长足的发展。随着低温液体需求量的不断增加，低温液体运输车正向着大型化和低能耗的方向发展。本论文对大型液化气体罐车的罐体进行强度、刚度以及传热研究。主要内容和结论如下:
　　(1)使用ANSYS APDL Product模块对大型液化气体罐车罐体进行了数值模拟，考虑了国家标准规定的四种运输工况作用。为了更好的模拟实际支撑情况，在分析的过程中，采用“标准”接触方式来模拟玻璃钢棒与内外罐体的连接。数值模拟结果表明，罐体符合强度、刚度要求。
　　(2)低温液化气体运输罐的外罐体是典型的外压容器，为了提高外罐体的抗失稳能力，通常设置多个加强圈。实际生产中，为了满足罐车整体的宽度限制并且不使内罐体容积减少，通常对外罐体加强圈进行削边处理。削边后的结构，不满足GB150常规计算的要求。本论文提出了通过削边率计算刚度削弱系数，进而计算外罐体临界失稳压力的方法，简化工程设计中削边加强圈罐体的失稳计算过程。
　　(3)对低温液化气体运输车罐体进行了热分析，所建模型忽略了受隔热材料影响的热辐射，分析了罐体在热传导和热对流共同作用下的热影响区，特别是热影响区范围和温度梯度大小，这对实际工程中的保冷设计具有参考价值。
　　(4)介绍了小型低温液化气体槽车用罐的基本结构，并对其在各个工况下的强度进行了计算。当需要增加容积时，强度和保冷对结构的要求是矛盾的，为同时满足两方面的要求，本论文提出了一种新型结构，并对新型结构的强度进行了分析。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 课题来源及研究的目的和意义

1．2 低温液化气体运输罐车概述

1．2．1 低温液化气体运输罐车介绍

1．2．2 低温液化气体运输罐车的发展趋势与研究现状

1．3 本论文研究内容

第二章 低温液化气体运输车罐体的数值分析

2．1 数值模拟相关软件介绍

2．2 几何模型介绍

2．3 有限元模型的建立

2．3．1 材料属性

2．3．2 网格划分

2．3．3 载荷和边界条件

2．4 强度校核与结果讨论

2．4．1 强度校核依据

2．4．2 强度的校核

2．4．3 外简体外压稳定性的校核

2．4．4 结果讨论

2．5 本章小结

第三章 低温液化气体运输车外罐加强圈削边后的稳定性计算

3．1 稳定性计算概述

3．1．1 长圆筒的临界失稳压力

3．1．2 短圆筒的临界失稳压力

3．2 外压计算的几何模型

3．3 外罐体临界压力的常规计算

3．3．1 无加强圈外罐体的许用外压计算

3．3．2 带加强圈外罐体的加强圈设计计算

3．4 外罐体临界失稳压力的数值模拟

3．4．1 ANSYS Workbench软件介绍

3．4．2 计算失稳的有限元模型介绍

3．4．3 数值模拟结果及结果分析

3．5 基于数值模拟对削边加强圈筒体临界失稳压力的简化计算

3．5．1 加强圈刚度削弱系数的定义

3．5．2 削边加强圈外罐体临界压力计算的技术路线

3．5．3 临界失稳压力计算公式的结果验证

3．6 拟合公式的实际工程意义

3．7 本章小结

第四章 低温液化气体运输车罐体的简单传热计算

4．1 罐体内存在的传热方式简介

4．2 内外罐体热传导和对流传热影响区的计算

4．2．1 热分析单元的选取和网格划分

4．2．2 热分析的边界条件

4．2．2 结果分析

4．3 本章小结

第五章 小型液化气体槽车用罐颈管结构的设计与改进

5．1 概述

5．2 小型液化气体槽车用罐的结构

5．3 有限元应力分析及强度校核

5．3．1 载荷和边界条件的施加

5．3．2 应力分析结果及强度校核

5．4 小型液化气体槽车用罐的结构改进

5．4．1 结构改进

5．4．2 改进结构的强度校核

5．5 本章小结

第六章 结论与建议

6．1 结论

6．2 对后续研究的建议

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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