楔顶式超低温球阀阀座热力耦合分析

摘要

天然气作为新兴的清洁环保能源,应用市场和应用范围极其广泛。随着天然气产业的不断发展,天然气在我国的能源产业中占到了越来越重要的位置,与天然气相关的产业链条也取得了突飞猛进的发展。针对运输管线上的大型液化天然气(LNG)用楔顶式球阀,分别分析了其阀座在试压状态、开启状态和关闭状态下的热力学性能。针对LNG在运输过程中的特殊工况,研究LNG球阀的密封性能和安全性。应用CREO软件建立了阀体三维模型,利用有限元分析方法,将流体视为稳定层流,进行近似稳态工况下的仿真。结果显示,在-196℃的超低温工况下,热力耦合下的应力比静力学应力大,且温度低的地方应力更大;法兰连接处和阀座内过渡圆角易出现应力集中,发生疲劳破坏;在环境温度22℃时,阀座内外温差超过100℃就可能会导致LNG汽化,因此在工作时需要在阀座外部提供降温处理。