本文關鍵詞：焦炭塔應力應變分析

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【摘要】：延遲焦化屬于煉廠二次加工方式,其工藝簡單,成本低,被廣泛應用在重質油的加工中,同時也是提高煉油廠輕質油收率的重要手段。焦炭塔是延遲焦化裝置的關鍵設備。焦炭塔的安全運行是焦化裝置穩(wěn)定運行的前提。本文應用ABAQUS軟件,通過子程序的定義對焦炭塔進行了動力學分析并模擬出了焦炭塔工作周期內的溫度變化、應力變化。對焦炭塔的動力學分析采用瞬態(tài)模態(tài)分析。先通過Lanczos求解器提取焦炭塔的前100階振型,再利用振型疊加法求解結構對載荷的響應。結果表明焦炭塔在x方向上有顯著作用的是第8階模態(tài),在Z方向上有顯著作用的是第7階模態(tài),y方向的響應不明顯。在風壓作用下,最大節(jié)點位移出現在塔體頂部,最大值為0.788mm。在加載與卸載后較短時間段內,結構產生沿載荷方向、頻率為10Hz的振動。這是由焦炭塔的固有頻率決定的。對焦炭塔的應力分析采用順序耦合分析,先分別對焦炭塔工作過程中的五個階段進行溫度場分析,五個階段中焦炭塔的徑向溫差均較小,為1-4℃,軸向溫差則在不同階段表現出不同的特點：試壓階段和生焦階段軸向溫度分布比較均勻,軸向溫差均在10℃左右,油氣預熱和吹汽階段塔頂的溫度高于塔底,前者軸向溫差達51℃,后者軸向溫差為18℃；水冷階段塔體自下而上冷卻,存在一個高溫度梯度截面,這個截面隨著冷焦水的增多而上升,直至整個塔體溫度降為80℃左右。幾個階段的應力結果與溫度場分布有著密切的關系。試壓、油氣預熱、生焦的初始階段比較類似,都處于溫度上升階段,最大應力出現在裙座部位,分別為183.6MPa、242.7MPa、250.4MPa,且焊縫處應力大于筒體。吹汽階段塔體溫度下降,焊縫處應力小于筒體應力。水冷階段的應力分布類似于溫度分布,存在一個隨冷焦水不斷移動的高應力截面。最大應力達400.4MPa,超過了材料的屈服極限,出現了局部塑性變形。這種條件下經過反復循環(huán),會出現“熱應力棘輪”現象,塑性變形經過不斷積累,最終造成焦炭塔的鼓脹現象。
【關鍵詞】：焦炭塔 動力學分析 溫度 熱應力 耦合分析
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE962
【目錄】：

• 學位論文數據集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 符號說明13-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 課題背景14-18
• 1.1.1 焦炭塔工作特點16-17
• 1.1.2 主要缺陷形式17-18
• 1.2 焦炭塔的研究現狀18-19
• 1.3 課題的主要研究內容及創(chuàng)新點19-22
• 1.3.1 主要研究內容19-20
• 1.3.2 創(chuàng)新點20-22
• 第二章 焦炭塔有限元模型的建立22-34
• 2.1 焦炭塔尺寸參數22-26
• 2.1.1 焦炭塔主體結構22-23
• 2.1.2 保溫層結構23-24
• 2.1.3 焊縫的處理24-26
• 2.2 模型簡化及有限元模型的建立26-30
• 2.2.1 網格模型的建立26-28
• 2.2.2 各部件截面屬性的賦予28-30
• 2.3 邊界條件討論30-32
• 2.3.1 幾何邊界條件30
• 2.3.2 熱邊界條件30-32
• 2.4 本章小結32-34
• 第三章 焦炭塔動力學分析34-40
• 3.1 動力學分析的數學模型34-35
• 3.1.1 振型φ和固有頻率ω34
• 3.1.2 振型疊加法34-35
• 3.2 載荷步的設置35
• 3.3 結果討論35-38
• 3.3.1 模態(tài)分析35-36
• 3.3.2 加載后的結果分析36-38
• 3.4 本章小結38-40
• 第四章 焦炭塔熱力藕合分析40-66
• 4.1 熱力耦合分析方式40-41
• 4.2 溫度場分布41-54
• 4.2.1 試壓階段41-45
• 4.2.2 油氣預熱階段45-47
• 4.2.3 生焦階段47-48
• 4.2.4 吹汽階段48-50
• 4.2.5 水冷階段50-54
• 4.3 焦炭塔應力分析54-63
• 4.3.1 材料塑性行為的定義及單元的選取54-55
• 4.3.2 蒸汽預熱階段55-57
• 4.3.3 油氣預熱階段57-59
• 4.3.4 生焦階段59-60
• 4.3.5 吹汽階段60-62
• 4.3.6 水冷階段62-63
• 4.4 本章小結63-66
• 第五章 結論與展望66-68
• 5.1 主要的結論66-67
• 5.2 展望67-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72-74
• 作者和導師簡介74-76
• 附件76-77

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：835942