基于有限元法的LNG用截止阀温度场分析开题报告

1. 研究目的与意义

lng的制造过程是先将气田生产的天然气进行净化处理，经脱水、精制和冷却，然后在-163℃低温下进行压缩，故lng具有天然气的易燃易爆性。因此，在设计lng用低温阀门时,除了应遵循一般阀门的设计原则外，还有一些特殊的要求。材料在低温下的物理、力学性能与常温下相比有较大的差别，比如一般的钢材在低温时随温度的下降，其抗拉强度和硬度增高，塑性和韧性急剧下降，发生由韧到脆的转变，影响材料的强度和使用寿命，甚至出现脆性断裂造成灾难性重大事故。阀门的密封性能是考核阀门质量优劣的主要指标之一，故在低温阀门设计时要求其各密封部位在低温状态下也能具有合理的密封比压，以保证密封部件不损伤而又能有良好的紧密度，以阻止介质泄漏。

本课题拟以某型lng用超低温截止阀为研究对象，研究内容包括如下：

（1）根据企业提供的阀门二维图纸建立三维实体模型；

2. 国内外研究现状分析

2.1国外低温阀门的发展状况

现代科学技术的发展，石油化工、液化天然气、液氧和液氮等得到广泛应用，这些物质的液态分离，运输和储存都需要大量使用低温阀门，在乙烯、甲醇和合成氨等大型石化装置上及制冷和低温工程的空前崛起，一些工业发达国家已经开始研制低温钢材料和低温阀门。从20世纪60年代，这些国家已按不同温度级别采用相应低温钢种，制造各类低温阀门，这样既满足了工况上低温性能的需要，而且降低了采用18-8奥氏体不锈钢制造低温阀门造成的高成本。

阀门工业产品的产业产值和劳动生产率是衡量生产水平的重要指标。美国低温阀门的生产机械化和自动化程度较高。在低温阀门生产中广泛应用生产设备，自动线，程控，数控机床组的群控综合自动线，机加工中心以及有计算机直接控制的阀门生产自动线等，利用机器人进行阀门装配也已得到初步试用，因而生产效率很高，是低温阀门工业制造比较发达的国家之一，为了满足制造特殊阀门的要求，美国各企业都扩充了实验研究和检验设备等。

3. 研究的基本内容与计划

本课题拟以某型lng用超低温截止阀为研究对象，研究内容包括如下：

（1）根据企业提供的阀门二维图纸建立三维实体模型；

（2）对lng用超低温阀门在试验工况（-162℃）下的温度分布进行有限元分析；

4. 研究创新点

（1） 采用有限元软件ANSYS对截止阀建模，进行温度场分析；

（2） 利用有限元分析法在试验工况和工作工况情况下有效的仿真技术，进行模态分析。