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LNG儲罐泄漏溫度場仿真分析

文檔作者：郝佳寧劉洋文檔來源： 1．四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2．哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間鋼結(jié)構(gòu)幕墻有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年02月28日
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靜設(shè)備 石油化工設(shè)備技術(shù)，2014，35(1)·9· Petro Chemical Equipment Technology
LNG儲罐泄漏溫度場仿真分析
郝佳寧 ，劉 洋
(1．四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川I德陽618000；2．哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間鋼結(jié)構(gòu)幕墻有限公司，黑龍江啥爾濱15O00O)
摘 要：為了對江蘇徐州LNG儲罐泄漏事故中儲罐的溫度場進行模擬，首先簡要介紹了LNG儲罐泄
漏情況，并利用Fluent有限元軟件建立LNG儲罐有限元模型，然后對于泄漏時外罐壁沿厚度和高度的溫度
場變化進行仿真分析，得到了各自的溫度變化規(guī)律。數(shù)值仿真表明沿厚度變化時外罐壁內(nèi)表面溫度變化劇
烈沿高度變化時混凝土外罐壁由低到高溫度逐漸升高，分非線性和線性變化兩個階段，底部溫度變化劇烈，
這里最有可能造成混凝土和管道的破裂，需要加強保護。仿真分析與事故勘查結(jié)果較為吻合。
關(guān)鍵詞：I NG儲罐 Fluent 泄漏 數(shù)值仿真
液化天然氣(英文簡稱LNG)是全球三大能
源之一，現(xiàn)已成為工業(yè)生產(chǎn)和民用生活的必須品，
它的安全問題已經(jīng)越來越受到重視。LNG儲罐
集液化天然氣的收集、存儲和運輸于一身，是一種
終端接收站。此種儲罐分為單容、雙容、全容3種
類型，容量5～2O萬m。不等，儲罐的外罐壁和穹
頂為鋼筋混凝土保護層，內(nèi)罐壁采用鋼材，內(nèi)外罐
中間夾層填充有機保溫介質(zhì)。
2011年2月8日，江蘇省徐州市二環(huán)西路的
一座LNG儲罐在滿載時內(nèi)罐泄漏并引發(fā)大火，
由于天然氣報警閥安裝不當(dāng)?shù)仍颍孤┌l(fā)生后
并未及時報警，后經(jīng)檢查泄漏位置在罐體的中間，
裂縫直徑大約5O ITlm，由于LNG 的作用外罐壁
及底部管道的法蘭聯(lián)接組件溫度明顯變化，罐體
破裂致使LNG泄漏到空氣中必然會造成燃燒或
者爆炸，危及人的生命財產(chǎn)安全。基于以上事故
原因，本文利用Fluent軟件對此次泄漏事故所造
成的外罐溫度場變化進行仿真分析，為儲罐的防
火、抗震和防爆提供一些確鑿有力的參數(shù)依
據(jù)‘ 。
l 儲液罐有限元模型
徐州加氣站LNG 儲罐的設(shè)定容積為5萬
m 。
，外徑為58．2 m，內(nèi)徑為56．9 m，內(nèi)罐高
29．3 Ill_，罐壁和穹頂均剛結(jié)于罐底，且罐底固定
在樁基上。建立有限元模型時，內(nèi)罐密度為7 800
kg／m。、泊松比為0．3，外罐混凝土密度為2 500
kg／m。、泊松比為0．2，內(nèi)罐中的液體采用與內(nèi)罐
壁共節(jié)點的方法進行拉伸，且液體選擇3一D勢流
體單元，外罐及穹頂選擇3一D實體單元，內(nèi)罐為殼
單元n 。
2 溫度場仿真分析
LNG儲罐在泄漏前溫度的傳遞主要是由內(nèi)
罐傳向中間層的有機介質(zhì)，在泄漏時低溫液體直接
接觸外罐內(nèi)表面就會使外罐溫度場發(fā)生變化D】。
2．1溫度場沿外罐厚度變化分析
由圖1、圖2可以看出，儲罐在未泄漏時，外
罐壁混凝土的溫度變化接近線性，由內(nèi)到外維持
在290～295 K，內(nèi)罐液體對其影響不大；在泄漏
發(fā)生一天后，由于低溫液體進入中間夾層與混凝
土內(nèi)表面直接接觸，外罐壁內(nèi)表面溫度下降明顯，
溫度變化在210~290 K之間，梯度達120．48 K／m。
贈
厚度，ll1
圖1 未泄漏時外罐溫度場(沿厚度)變化曲線
收稿日期：2Ol3-05—16。
作者簡介：郝佳寧，男，2013年畢業(yè)于東北石油大學(xué)土木工
程，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事土木工程結(jié)構(gòu)檢測，結(jié)構(gòu)抗震的研究
工作。
Email：33724754@qq．corn

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