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GHA70A型罐车加热卸车数值模拟及能耗分析
| 论文题名： | GHA70A型罐车加热卸车数值模拟及能耗分析 |
| 关键词： | 铁路罐车;加热卸车;现场实验;数值模拟 |
| 摘要： | 随着我国聚酯产业的迅速发展，对二甲苯的市场需求量不断增加，为了满足PX的运输及储运的高效运作，GHA70A型罐车成为PX陆地输运的主要交通工具。在环境温度较低时，PX粘度变大且产生结晶。到达仓储公司卸车时，为了使 PX融化、降粘、加快卸车速率和罐车周转使用率，必须对 PX罐车进行加热以满足卸车要求。本文以GHA70A型对二甲苯罐车加热卸车为研究对象，对其加热过程进行了现场实验和数值模拟分析。 在传统加热计算理论中存在凝固层厚度和质量计算不准确、卸车温度较低等问题，结合现场罐车实际情况对其进行修正和完善，确定合理的加热计算理论，用于指导现场加热操作。 在蒸汽压力为0.3MPa、蒸汽流量为476.5kg/h工况下，利用数值模拟软件ANSYS对罐车加热过程进行模拟，并与现场加热实验进行对比验证。结果表明：数值模拟平均温度与实验平均温度基本相等，最大相对误差为2.87％，且平均温度随时间呈线性关系；二维与三维数值模拟在平均温度上没有差异，但由于加热过程中任意时刻罐车内各点温度、速度不同，因此要获得加热过程中PX流动行为时需采用三维模型；实验测温点温度与模拟特征点温度基本相等，最大温差为3.84?C，说明模型选择和计算方法的正确性；PX融化液体分数随加热时间呈线性关系，利用该关系式可以预测不同厚度的PX凝固层融化所需的加热时间。 研究了不同工况下罐内PX温升速率、温度分布随时间的变化规律以及能源利用效率。研究结果表明：沿罐车轴向温度分布不均匀，靠近热源处温度较高，而罐体端头处温度较低，说明PX导热性能较差；加热卸车过程中应以最不利截面温度为控制点，控制温度超过PX的凝固点温度且已完全融化后才可以停止加热；罐内PX平均温度随加热时间呈线性变化，在相同加热时间内，工况1（蒸汽压力0.25MPa，蒸汽流量420kg/h）至工况4（蒸汽压力0.4 MPa，蒸汽流量580kg/h）的平均温度逐渐增大；将罐内PX平均温度线性拟合后，获得各工况下的温升速率，从工况1至工况4的温升速率逐渐增大。以上变量均与工况有关，蒸汽压力和蒸汽流量越大，各变量值越大。工况3（蒸汽压力0.35 MPa，蒸汽流量532kg/h）为最佳加热工况，该工况的能源利用效率最高，节能效果好，加热时间相对较短。 根据以上研究结论，可以预测各阶段加热所需时间，合理控制蒸汽压力和蒸汽流量以达到节能降耗、减少加热费用的目的，并为后续的深入研究奠定了一定的理论基础。 |
| 作者： | 张国艳 |
| 专业： | 供热、供燃气、通风及空调工程 |
| 导师： | 杨庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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