液氢低温截止阀传热及应力的模拟研究

2014-12-22王国平侯文辉

低温工程 2014年6期

关键词：阀门分析

李康蒲亮王国平侯文辉何昆

(1西安交通大学能源与动力工程学院西安 710049)

(2中国科学院高能物理研究所东莞分部东莞 523803)

(3西安广核阀门有限公司西安 710021)

1 引言

随着现代技术的发展，液氢、液氧以及液化天然气等得到广泛的应用。低温液体的液化分馏、运输和贮存都需要用到大量的低温阀门，因此低温阀门的用途越来越广泛。低温阀门工作介质的温度在120 K以下，为了保证阀门在的安全运行，设计过程中必须考虑机械强度和传热的要求。

数值模拟是超低温阀门研究和设计的一种手段，通过模拟可以对阀门的设计提出改进意见，从而减小设计和试验的成本。利用ANSYS有限元分析软件，金滔［1］等对所设计低温阀门的动态传热过程进行模拟和分析，丁小东［2］等对所设计低温阀门的稳态传热过程了模拟和分析，都提出在阀杆部分增加绝热层可以解决冷态试验时填料函降至零度以下的问题。吴若菲［3］利用ANSYS软件对通径DN15的 LNG船用超低温阀门进行稳态模拟，研究了阀颈厚度、阀颈与阀杆之间间隙对填料函温度的影响。朱立伟［4］利用ANSYS软件对通径为DN15的LNG超低温球阀在低温下的应力分布进行了模拟分析，根据应力集中情况对阀门的设计提出了改进意见。

本论文针对中国散裂中子源科研平台系统中某通径为DN25的液氢低温截止阀，通过ANSYS有限元分析进行稳态的数值模拟，计算阀门在低温下的传热以及应力分布，为阀门结构优化设计提供技术支撑。