本文關鍵詞：大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理工藝穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬研究

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【摘要】：近年來，隨著石化和能源工業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)大型球罐的數(shù)量日益增多。并且呈現(xiàn)出進一步大型化的發(fā)展趨勢，球罐的容積從1500m3、2000m3，逐步增大至5000m3、6000m3，8000m3甚至10000m3。隨著容積的進一步增大，球罐內(nèi)燃法熱處理時殼體升溫、保溫的不均勻程度更加明顯，熱處理施工的技術也難度越來越大。GB12337-1998《鋼制球形儲罐》中對不同材料的球罐熱處理時溫度的均勻性有著明確的規(guī)定。2015年2月1日實施的GB12337-2014《鋼制球形儲罐》代替GB12337-1998《鋼制球形儲罐》，標準中對球罐熱處理時溫度均勻性的要求更加嚴格�？梢娗蚬逕崽幚頃r，殼體溫度均勻性的重要性。球罐殼體受熱的均勻程度是球罐整理熱處理質(zhì)量的保障。業(yè)內(nèi)對于大型球罐內(nèi)燃法熱處理工藝過程中球罐溫度的均勻程度能否達到要求產(chǎn)生了懷疑。所以有必要對大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理進行研究很有必要。 本文在質(zhì)檢公益性科研專項“大型球罐焊縫檢測設備研究和焊后處理工藝及效果評價技術”（項目編號：201410028)的資助下，對大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理進行了數(shù)值模擬研究，主要研究工作和結論如下： （1）大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理的穩(wěn)態(tài)數(shù)值模型的建立。對大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理工藝過程進行分析，提出了一種帶保溫層球罐球體壁面溫度簡化計算方法和不同風速下保溫材料和外界環(huán)境對流傳熱系數(shù)的計算方法。基于球體壁面溫度的簡化計算方法，簡化幾何模型。在Fluent軟件中選擇合適的物理模型，確定數(shù)值模型主要邊界條件的計算方法。 （2）大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理的數(shù)值模型的實踐驗證。基于大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理的穩(wěn)態(tài)數(shù)值模型，，對10000m3球罐熱處理的過程進行數(shù)值計算，得出熱處理過程中球罐內(nèi)部流場和溫度場的分布特征以及球罐壁面溫度曲線。通過對比球罐壁面溫度的數(shù)值結果和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，驗證了數(shù)值模型計算結果的準確性，表明采用內(nèi)燃法對10000m3球罐進行焊后熱處理可以達到球罐標準中對于溫度均勻性的要求。 （3）大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理保溫階段的影響因素研究。基于大型球罐內(nèi)燃法焊后熱處理的數(shù)值模型，研究了空氣流速大小、保溫層厚度以及導流傘的形狀和安裝位置對球罐內(nèi)部流場和溫度場以及球罐壁面溫度的影響規(guī)律。結果表明：大型球罐在進行內(nèi)燃法焊后熱處理時，空氣流速對球罐壁面溫度有較大影響；增加保溫層的厚度可以減小壁面最大溫差，但隨著保溫層厚度的增加，增加相同的厚度，減小最大溫差的效果在逐漸減弱。加入導流傘可以改變球罐內(nèi)部流場分布，從一側(cè)一個漩渦變?yōu)閮蓚�漩渦，起到減小壁面最大溫差的作用。當導流傘的安裝位置距下人孔1/3D時，使用夾角為100°的導流傘，球罐壁面溫度的溫差最小。導流傘的夾角和位置都對球罐內(nèi)部流場有影響作用。當球罐內(nèi)部一側(cè)的兩個漩渦大小接近，分界線接近赤道時，球罐壁面溫差最小。
【關鍵詞】：大型球罐 焊后熱處理工藝 內(nèi)燃法 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG441.8
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究進展和現(xiàn)狀11-16
• 1.3 國內(nèi)相關標準16-18
• 1.4 本文研究內(nèi)容18-20
• 第二章 數(shù)值模型的建立20-36
• 2.1 簡化幾何模型20-21
• 2.2 帶保溫層球罐壁溫簡化計算方法21-25
• 2.3 保溫層和環(huán)境空氣對流傳熱系數(shù)的計算25-27
• 2.4 數(shù)學模型27-32
• 2.5 材料屬性32-33
• 2.6 主要邊界條件33-34
• 2.7 本章小結34-36
• 第三章 數(shù)值模型驗證36-50
• 3.1 10000 m3球罐熱處理保溫階段溫度場的三維數(shù)值計算36-45
• 3.2 10000 m3球罐熱處理保溫階段溫度場的二維數(shù)值計算45-48
• 3.3 本章小結48-50
• 第四章 影響因素研究50-64
• 4.1 空氣流速影響分析50-53
• 4.2 保溫層厚度影響分析53-55
• 4.3 導流傘形狀和位置影響分析55-62
• 4.4 本章小結62-64
• 第五章 結論和展望64-66
• 5.1 結論64-65
• 5.2 展望65-66
• 附錄66-68
• 參考文獻68-70
• 致謝70-72
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文72

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：1057925