液化天然气加注系统真空绝缘双壁管管系应力分析及优化

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真空绝缘双壁管结构参数
真空绝缘双壁管计算模型简图见图 *!双壁管 长 !C*)$#")DD! 内 管 由 ! 个 约 束 固 支 于 外 管 上 ! 外管一端为固定端支架"一端为自由端! 内'外管 环腔为真空!
图 真空绝缘双壁管计算模型简图
真空绝缘双壁管规格及参数见表 *!
表 真空绝缘双壁管规格及参数
作 者 简 介 ! 李 艳 "!*0!!$%女 %江 西 东 乡 人 %讲 师 %硕 士 %从 事 船 舶 管 系 设 计 工 作 &
#"
石油化工设备
!"!# 年 第 $% 卷
与 通 风 系 统 以 及 &'()加 注 管 路 和 低 温 附 件 这 $ 个主要部分组成! &'( 加注系统中采用真空绝缘 双壁管"将环形腔内抽成真空状态"以降低对流传 热"保证外管无结霜现象! 根据#天然气燃料动力 船 舶 规 范 $ %*&要 求 " 设 计 使 用 +**"), 以 下 的 低 温 管道需要展开工程力学分析"并将相关资料上交" 取得许可方能使用!
参数 管 道 口 径 !""
管道材料 材料密度 /*.01, 23!""(+
管道外径 "56"" 管道壁厚 #86"" 管道内径 $:6"" 管道内压 %6<+=
管 道 温 度 6 冷态材料许用应力 &>/<+= 热态材料许用应力 &A6<+= 冷态材料弹性模量 '>6*.;$ <+=+ 热态材料弹性模量 (A6*.;$ <+=+
柴油+液化天然气):;<$双燃料船舶的主机既 可采用 :;< 作为燃料% 也可单独采用燃油作为燃 料& 双壁管常被用于这种双燃料主机的主机燃气
供应系统"常温管$及 :;< 加注系统"低温管$中& :;< 加注系统由 :;< 充装和存储监控系统* 气化 和加热单元*可燃气体探测与紧急切断系统*透气
收 稿 日 期 ! '"')+!"+"* 基 金 项 目 ! 南 通 市 基 础 科 学 研 究 计 划 项 目 ",-.'"''"/)#
法" 介绍了 &'( 动力船舶低温管路设计的一般要 求'管壁厚度的计算'许用应力以及规范中对应力 分析的要求!
文 中 以 某 双 燃 料 船 舶 &'( 加 注 系 统 真 空 绝 缘双壁管管系为例"进行双壁管应力理论计算和 有限元软件建模分析计算"并将二者结果加以对 比 %*"+**&" 同 时 完 成 真 空 绝 缘 双 壁 管 管 系 支 座 的 优 化设计!
立真空绝缘双壁管应力计算有限元模型!见图 +#
图 真空绝缘双壁管应力计算有限元模型 有限元应力软件计算得到的真空绝缘双壁管
应力及其与理论计算结果的比较见表 +# 由表 + 可知! 理论计算结果和应力软件计算结果非常接
表 真空绝缘双壁管应力计算结果比较
管道
对比项
理论计算结果
有限元计算结果
内管
内压纵向应力 "!"#$!% 固支 & 处弯曲应力 "'&#$!% 固支 . 处弯曲应力 "'.#$!%
真空绝缘双壁管应力计算
理论计算
内管
内管轴惯性矩
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应力软件计算
根据表 4 所示真空绝缘双壁管规格及参数!建
李艳
'江苏航运职业技术学院 船舶与海洋工程学院% 江苏 南通 ''%"!"$
摘要 以某双燃料船舶液化天然气加注系统的真空绝缘双壁管管系为例 通过理论应力计算和 有限元软件应力计算结果的比较 验证了有限元应力计算软件的可行性 基于最大允许跨距计算 和设计图样 对真空绝缘双壁管管系进行建模 应力计算及分析 确定了管系最大应力数值和应 力过载节点 通过将支座类型由 改为 并减少支座数量 完成了真空绝缘双壁管管 系支座的优化设计 优化设计后各应力过载节点的二次应力均小于许用应力 关键词 真空绝缘双壁管 液化天然气 加注系统 应力 支座 中图分类号 1%%/22222222文献标志码 322222!"#$!"4)*%*56478894!"""+#$%%4'"'$4"'4""%
%&'()) *+,-.)/) ,+! 01&/2/3,&/"+ "4 5,6772 8+)7-,&9: ;"7<-( =,-- >/1( 4"' ?#@7(4/(! A,&7',- B,) C9479-/+D %.)&92
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内管约束 + 到外管固定端的距离!.+"4&%$%&''"#
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跨连续梁模型! 管道支架跨距最大值要同时满足 强度和刚度 + 个要求! 其中数值较小者即为最大 允 许 跨 距 (4<-4D)# 强度条件
管道中的纵向应力最大值不大于设计温度下
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外管
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固支 . 处应力比率# 内 压 纵 向 应 力 #$!% 固 支 处 弯 曲 应 力 #$!% 固 支 处 规 范 应 力 #$!%
应 力 比 率 #
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*).+ ,)0.. 0),*&1).-/ /)(+
近!误差在允许范围之内!证明采用应力软件进行 应力计算得到的结果是可靠的#
真空绝缘双壁管支架最大允许跨距计算
该真空绝缘双壁管管道大部分属于连续敷设 的水平直管! 可以简化为均布载荷 3 作用下的三

第 /) 卷 第 ' 期 '"'$ 年 ) 月

设计计算
石油化工设备 @ABCD?EAFG?H" AIJG@FA8B
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