液化天然气加气站管道热力分析.pdf

第 4 3卷第 5期 2 0 1 4年 9月 石油化工设备 PETR0一 CHEMI CAL EQUI P MENT Vo1 ．4 3 NO．5 Se pt ．2 01 4 文章编号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 1 4 0 5 0 0 4 9 0 6 液化天然气加气站管道热力分析 许兴华 ，王 璐 ，战福帅 ，刘锡 1 ． 中 国石油大学 华东化 学工 程学 院 ，山东 青岛 荣。 2 66 58 0； 2 ． 青岛捷能高新技术有限责任公司，山东 青岛 2 6 6 5 1 0 j 摘 要 对液 化天 然 气加 气站 管道 内部低 温 液化 天然 气与环 境 空 气 间的 传 热过 程 进行 了分 析 ， 提 出 了加 气站管道冷能损失量的计算方法。通过编程对加气站 日气化量进行迭代 求解， 分析 了管道冷 量损失的部分影响 因素。结果表 明， 管道 内部的液化天然气温度对整个加气站的冷能损 失影响不 大 ， 故 管道 内部 的 液化 天 然气 可 以维持 比较低 的 温度 而不会 产 生较 大的 冷能损 失 ； 保 温 层厚度 对加 气站 冷能损 失的影 响 最 明显 ， 但 保 温层厚 度 的选取 需要 同时考虑 保 温效 果和 经济性 两 个方 面 ； 环 境 温度 的改 变对 加 气站 的 冷 能 损 失 影 响 也 比较 明 显 ， 夏 天 的 冷 量 损 失 要 比 冬 天 的 冷 量 损 失 高 出 2 8 ． 2 左 右 。 关 键词 液化天然气加气站；热力分析；迭代计算；冷能损失 中图分 类号 TE 8 2 1 ；TQ0 5 5 ． 8 文献 标 志码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 0 - 7 4 6 6 ． 2 0 1 4 ． 0 5 ． 0 1 1 Th e r ma l An a l y s i s o n Pi p e l i n e o f Li qu e f i e d Na t u r a l Ga s Au t o mo b i l e Fi l l i n g S t a t i o n s XU Xi ng - h ua ，W ANG Lu ，ZHAN Fu s hu a i ，LI U Xi r o ng 1 ． Sc h o ol of Ch e m i c a l Eng i ne e r i ng，Ch i na U n i v e r s i t y o f Pe t r ol e um E a s t Ch i n a ，Qi n g d a o 2 6 6 5 8 0，Ch i n a ；2 ． Qi n g d a o J i e n e n g Hi g h Ne w Te c h n o l o g y C o ．L t d ． ，Qi n g d a o 2 6 6 5 1 0 ，C h i n a Ab s t r a c t Th e h e a t t r a n s f e r p r o c e s s i n g o f p i p e l i n e b e t we e n l o w t e mp e r a t u r e l i q u e f i e d n a t u r a l g a s a nd a m b i e n t a i r i n l i q ue f i e d n a t ur a l ga s s t a t i on wa s s t u d i e d a nd a c a l c ul a t i o n me t h od f or p i pe l i ne c ol d e n e r gy l o s s wa s pu t f or wa r d ． Eq ui v a l e n t a m o un t o f g a s i f i c a t i on i n l i qu e f i e d na t ur a l g a s s t a t i o ns wa s c a l c u l a t e d b y wr i t i n g i t e r a t o r，a n d s ome i n f l ue n c i ng f a c t o r s of c o l d ma s s l o s s we r e a n a l y z e d ． The pr e d i c t e d r e s ul t s s ho we d t h a t t he t e m p e r a t u r e of l i q u e f i e d na t ur a l ga s ha d l i t t l e i nf l u e n c e on c o l d e n e r gy l os s of t he l i q ue f i e d na t u r a l ga s s t a t i o ns ，S O l i q ue f i e d na t u r a l ga s c ou l d ke e p a l o we r t e mpe r a t u r e wi t ho ut mor e c o l d e n e r gy l o s s ．I ns ul a t i on t hi c kne s s h a d a s i gn i f i c a n t e f f e c t o n c o l d e n e r g y l o s s ，b u t t h e t h i c k n e s s o f i n s u l a t i o n s h o u l d b e c o n s i d e r e d o n b o t h t h e r ma l i n s u l a t i o n e f f e c t a nd e c o no mi c a l e f f i c i e n c y．The c ha n gi n g of t he e nv i r o nme n t t e m p e r a t u r e ha d c e r t a i n e f f e c t o n c o l d e ne r gy l o s s ，whi c h pr e d i c t e d t ha t c ol d e n e r g y l o s s i n s u m me r wa s o ne t h i r d hi ghe r t ha n t h a t i n wi nt e r ． Ke y wo r d s l i q u e f i e d n a t u r a l g a s s t a t i o n s ；t h e r ma l a n a l y s i s ；i t e r a t i v e c a l c u l a t i o n；c o l d e n e r g y l o s s 近年来 ， 随着人们环保意识 的提高 ， 清洁能源天 然气得到了广泛的应用 。天然气 的主要成分 是 甲 烷 ， 与传统的燃料汽油和柴油相 比，天然气燃烧后 C O 和 NO 的排放量要小得 多， 因此 ， 以天然气为 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 4 - 1 1 作 者简 介 许兴华 1 9 8 9 一 ， 男 ， 江苏东 台人 ， 硕士研究生 ， 现从 事化 工过程装备的相关研究 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油化工设备 2 0 1 4年第 4 3 卷 燃料能够有效地减轻城市 空气受污染程度 ， 改善城 镇居 民的生活 环境口 ] 。 天 然气常 以液 化 的形 式储存 和 运输 。液化 天然 气 L NG 的应 用 和 加 气 站 的建 设 一 直 受 到 国家 和 各 地方 政府 的高度 重视 。最初 仅在 北京 、 上海 、 乌鲁 木齐等地推广液化天然气汽车并建设加气站， 2 0 0 7 年仅有 4座常规液化天然气加气站和 2 座液化天然 气撬装加气 站[ 4 ] 。随着液化天然气 汽车的推广使 用 ， 目前， 国内天然气加气站的数量 已非常可观。 液 化 天然 气 在 管道 内输 送 的温度 很 低 ， 通 常为 一 1 6 0 ～ 一1 5 0℃ ， 而 液化 天然 气管 道外 部 的环 境温 度通常较高， 这使得天然气在管道 内部流动的同时， 由于与环境进行热交换而产生大量的冷量损失。计 算液化天然气管道 日冷能损失 ， 对液化天然气加气 站建设 的经济性评估具有实际的指导意义。 为此 ， 笔者通过对液化天然气加气站管道进行 热力分析 ， 提出了一种计算液化天然气加气站管道 冷能损失的方法。以青岛捷能高新技术有限责任公 司 简称青岛捷能 自主设计 的撬装式加气站为例， 利用该方法进行编程求解 ， 得到该液化天然气加气 站在 2 4 h不停机加液模式下的冷能损失 ， 并将其折 算成工程 实际中常用的液化天然气 日气化量。同 时 ， 分析了加气站 日气化量随环境温度、 液化天然气 输送温度和保温层厚度等因素的变化关 系， 得到了 一 些实用的结论。 1 理论分析 在加气站范围内， 液化天然气流动的管道长度 只有几十米 ， 故不考虑液化天然气沿管长度方向的 冷 量损 失 。管 道 内的液 化天 然气冷 量损 失主要 来 自 液化天然气和管外环境空气的热交换。液化天然气 管 道 内部为 流动 的液 化 天 然 气 图 1 ， 管 道设 置有 保 温层 ， 由于 管道 内的液 化天 然气温 度远低 于环 境 环境空气 L N G 冷流体 ●●t●‘●●●●I t●●l●■●● 环境空气 图 1 管 道内外介质示 意图 温 度 ， 因此会 吸收环 境 的热量 ， 损失部 分冷 能 。 1 ． 1 对流传热系数 1 ． 1 ． 1 液化 天然 气与 管道 内壁 对流 传 热 系 数 管 道 内部 液化 天 然气 以流 速 “流 动 ， 液化 天然 气属于低粘度流体 ， 流动状态为湍流流动 ， 其对流传 热系数可按下式计算 ] 。 ． o 2 s 警 。 ㈩ 式中， a ． 为管内流体对流传热系数 ， w／ m ℃ ； 为管 内流体的流速 ， m／ s ； d 。 为管内径 ， m； c ． 为管 内 流体的比定压热容， J ／ k g。C ； 为管内流体 的导 热系数 ， w／ m 。 C 为管内流体的密度 ， k g ／ m。 ； 。为管 内流体 的粘度， P a S 。 液 化天 然 气 的主 要成 分 是 甲烷 ， 具 有 很 高 的纯 度 ， 故文 中 的液化天 然气 物性参 数按 照 甲烷 选 取[ 6 ] ， 所 用定性 温度 为管 内液化 天然 气 的温度 。 1 ． 1 ． 2 管道 外壁 与环境 空气 自然对 流传 热 系数 对于有保温层的管道， 该传热系数为保温层外 壁 与环 境空气 间的 自然 对 流传 热 系 数 ； 对 于 没有 保 温 层 的管道 ， 该传 热 系数 为 金 属 管道 外 壁 与 环境 空 气间的自然对流传热系数。自然对流传热系数可按 下 式计 算 。 一 c 『 ] ” 2 L o Ao J Pr C p ．o o 3 Gr 4 o 式 2 ～ 式 4 中， a 。为空气 自然 对 流传热 系数 ， w／ m ℃ ； 。 为 空气 的导 热 系 数 ， w／ m 。C ； z 为特征尺寸， 水平管取外径 d 。 ， m； P o为空气 的体积 膨胀 系数 ， 1 ／ | C； t 。为环 境 温度 ， t 为 管 道壁 温 ， 。 C； p o 为空 气 的密 度 ， k g ／ m。 ； 。 为空 气 的粘 度 ， P aS ； C 为空气 的 比定 压 热 容 ，J ／ k g。C ； g为 重 力 常 数， m／ s 。 ； P r为普兰特准数； G r为格拉斯霍夫准数； C、 为系数， 由表 1 查得。 表 1系数 C、 n选用表格 空气 的定性温度为保温层外壁温度与环境温度 的平均值 ， 由于实际工程 中的保温层外壁温度与环 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 许兴华 ， 等 液 化天然气加气站管道热力分析 境温 度相 差不 大 ， 这里 空气 的定 性 温度 取环境 温 度 。 1 ． 2 管道内液化天然气与环境传热过程分析 管道 内液化天然气与 境热量交换过程主要 由 管内流体与管 内壁 的对流换热过程 、 管 内壁与管外 壁间的热传导过程、 管道外壁 与保温层外壁 间的热 传导、 保温层与环境空气 的 自然对流传热过程组成 图 2 E r 3 。 啦 酶 图 2 管 内液 化 天 然 气 与 环 境 热 交 换 模 型 1 管内冷流体与 内管壁的对流传热 管 内冷 流体与内管壁 的对流传热方程为 一a j A- t i -- 一 5 式 中 ， 为 管 内流 体 与 内管 壁 间 的 热 流 量 ，W ；t i 为管内壁表面温度 ～ t为管内冷流体 温度 ， 。 C； Aj 为 管道 内表 面积 ， 1T I 。 2 金属管内壁至外壁 的热传导 金属管 内壁 至外壁的热传导方程为_ 8 ] z t l -- t i A 6 口1 T／ L 1A n 、 1， 式 中 ， 。 为 管外 壁 与 内壁 间 的 热 流 量 ，W ； t 为 金 属 管 外 壁 温 度 ， ℃ ； 为 金 属 管 的 导 热 系 数 ， w／ m ℃ ； A 为金属管 内外 对数 平均表 面积 ， m2 。 3 金属管外壁至保温层间的热传导 金属管 外 壁 至保温 层 间 的热传 导方 程为 s 一 t w -- t l Or 一 7 D，／ ， ，， 式 中 ， 为管外 壁与保 温 层外壁 间的热 流量 ， W ； 。 为保温层导热系数 ， w／ m ℃ ； t 为保温层外壁 温， 。 C； A 为管外壁与保温层外壁 问对数平均表面 积 ， Y n 。 。 4 保温层外壁与环境 空气 的 自然对流传热 保温层外壁与环境空气 的自然对流传热方程为 。A o t - - 苘 式 中 ， 为保 温层 与环境 间 的热 流量 ， W ； t 为环 境 温 度 ， ℃ ； A。 为保 温层 外表 面积 ， m 。 管内流体与环境空气之间总的传热基本方程式 如下 一KAAt 9 式中， 为总 的热 流量 ， W ； K 为总 的传 热 系数， w／ m。 ℃ ； A 为总的传热 面积 ， I T 1 。 ； A t 为 管 内 外流体间的平均传热温差 ， 。 C。 考虑到环境热量传输至管内的过程为稳定传热 过程 ， 故 有 一 一 2 一 一 ， 将 式 5 ～ 式 8 带入 有 O -- 一 一 一 旱㈣ O ／ i A。 1 A l 2 A 2 a 。 A。 应 用 等 比性 质有 一 一T t -- t ic Ⅱ a iA ’| ；【 】 A 1 ‘ 2 A 2 。a 。 A。 对 式 1 0 中 的前 3 项 应用 等 比性质并 化 简得 一 L bA l bA 2 1 2 联 立式 1 、 式 2 、 式 1 1 、 式 1 2 得 方程组 a - o ． d i ＼ i ／ 。 ” 一c 一 一 去 通过迭代计算， 可以求得壁温 t 和热流量 。 1 ． 3 当量液化天然气日气化量计算 对 于 一定 温 度 和压 力 下 的 管道 内部 流体 ， 当量 液化天然气 日气化量按下式计算 V 一 8 6 4 0 0 0 1 4 式中， r 为加气站液化 天然气气化潜热 ， J ／ k g； p为 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油化工设备 2 0 1 4年第 4 3卷 液化天然气 密度 ， k g ／ m。 ； V 为液化天然气 日气 化 量 ， m。 ／ d 。 2 实例计算 2 ． 1 计算参数及条件 2 ． 1 ． 1 基本参数 以青岛捷能 自主开发的液化天然气加气站中的 管道为例 ， 该加气站管道内液化天然气温度维持在 一 1 5 0℃ ， 压 力为 2 3 9 ． 2 7 1 k P a 。一1 5 0℃下 的液 化 天然 气 的 比定压 热容 C i 一3 1 7 6 ． 2 5 J ／ k g C ， 导 热 系 数 。 一 0 ．1 6 6 6 w ／ m ℃ ，密 度 P 。 一 4 0 6 ． 4 k g ／ m。 ， 粘 度 一0 ． 0 9 3 6 1 0 P a S ； 环 境 温度 3 0 ℃ 下 空 气 的 比 定 压 热 容 一 1 0 0 5 J ／ k g ℃ ， 导热 系数 。 一o ． 0 2 6 7 w ／ m ℃ ， 粘 度 。 一 1 8 ． 6 1 0 P a S ， 密度 P 。 一1 ． 1 6 5 k g ／ m。 。 2 ． 1 ． 2 计算条件 假设 加气 站 2 4 h处 于加液模 式 ， 计 算该 加气 站 液化天然气当量 日气化量。在加液模式下所涉及到 的管 道规 格见 表 2 。 表 2 液 化 天然 气 加 气 站 管 道 规 格 管子规格／ m m m m 堕 垦 1 计算不同环境温度条件下加气站每米管道 的实际 当量液 化 天然气 日蒸 发量保持 管 内液化 天 然 气在 一1 5 0℃ ， 压 力 为 2 3 9 ． 2 7 1 k P a ， 管子 规 格 为 5 7 mm3 ． 5 mm， 流 速 “ 一1 ． 5 m／ s ， 保 温 层厚 度 为 1 0 0 mm， 计 算管 长 L一1 0 0 0 mm， 物性 参 数根 据 相应 的定性温度查文献[ 4 ] 选取。 2 计算不同保温层厚度条件下加气站每米管 道的实际当量液化天然气 日蒸发量保持管内液态 天 然气 在 一 1 5 0℃ ， 压 力 为 2 3 9 ． 2 7 1 k P a ， 管 子 规格 为 5 7 mm3 ． 5 mm， 流速 “ 一 1 ． 5 m／ s ， 环境 温度 为 3 0℃ ， 计 算管 长 L一1 0 0 0 mm， 物 性 参 数根 据 相 应的定性温度查文献E 4 ] 选取。 3 计算不同管 内液化天然气温度条件下加气 站实际每米管道 的当量液化天然气 日蒸发量 管子 规格 5 7 mmX 3 ～ mm， 流速 “ 一1 ． 5 m／ s ， 环 境温度 3 O℃， 保温层厚度 1 0 0 m m， 计算管长 L一1 0 0 0 mm， 物性参数根据相应定性温度查文献E 4 1 选取。 2 ． 2 计算方法 计算的最终 目标是求解液化天然气加气站的 日 冷量损失 ， 并折算成当量液化天然气气化量。对于 式 1 3 ， 需要用数学计算软件进行迭代计算 。文 中 使用 ma d a b科学计算软件 ， 通过编写迭代程序对式 1 3 进行迭代求解 ， 首先得到壁温 t ， 然后带入 式 1 3 中得到热流量 ， 最后折算成加气站当量液 化 天然气 日气化 量 。 具体壁温迭代程序过程见图 3 。 假设一个壁温t 作 为初始迭 将t 带人对流系数计算公式得到 ， 和 和 带人传热速率方程得到热流量 将 中带人壁温迭代方程得到新的壁温￡ Y l 堑 三 N l 图 3 壁 温 迭 代 程 序 流 程 图 2 ． 3计算结果分析 在 2 4 h不间断加液模式下 ， 根据加气站实际管 道 参数 表 3 计 算得 到 的液化 天 然气 日气化 量 见 表 4 。由表 4 可知 ， 该加气站在 2 4 h不 间断加液模式 下的总的液化天然气 日气化量为 1 0 2 ． 5 2 5 m。 标准 体积 。该液化天然气 日气化量 占加气站总流量 的 0 ． 0 7 。这个 计 算 结果 表 明 ， 加气 站 每 天 的冷 能 损 失非 常大 。 表 3 液化天然气加气站实际管道规格参数 表 4液化天然气加气站实际 日气化量计算结果 计算 序号 壁 温 ／℃ 传热系数／ w m K - 1标准状态下 日 口 口。 气化量／ m。 迭代 次数 1 2 3 4 5 6 总计 通 过 计 算 环 境 温 度 在 一2 0 ℃ 、 一1 0 。C、 0℃ 、 1 0。C、 2 0℃、 3 0℃条 件下 的液 化天 然 气 日气 化 量 ， 绘制加气站每米管道液化天然气 日气化量随环境温 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 许 兴华 ， 等 液化天然气加气站管道热力分析 度变化的曲线 ， 见图 4 。通过 图 4的曲线可 以看出， 随着 环境 温度 的增 加 ， 日气 化 量 呈 线 性 增 加 ， 3 O℃ 环境 温度 下 的 日气 化 量 较 一 1 O ℃环 境 温 度 的 日气 化 量增 加 了 2 8 ． 2 ％ ， 表 明夏天 加 气 站液 化 天 然 气 的 冷 能损 失较 冬 天 的冷能 损失 要多 出 约 3 0 。 H 置 n ● 吕 、 葵 衄 田 l 皿 图 4 每米 管道 日气化量随环境变化 曲线 不 同保温层厚度时液化天然气加气站每米管道 的日气化量随保温层厚度变化 的曲线见 图 5 。 昌 n ● 西 鉴 Ⅲ I 皿 保 温层 厚 度／ mm 图 5 每米管 道 日气化量随保温层厚度变化 曲线 图 5的曲线表明， 不加保温层的每米管道 日气 化量是加 1 0 0 mm保温层管道的液化天然气 日气化 量的 3 0倍左右， 表 明保温层对于加气站的保温效果 相当明显 。然而 ， 随着保温层 的增加 ， 保温效果变化 不再明显 ， 故实际选择保 温层厚度时要综合考虑保 温效 果和 经济 性两 个 方 面 ， 计 算 条 件 下 的保 温 层 宜 采 用 1 0 0 I T I N 厚度 的 保温层 。 液化天然气加气站每米管道 的液化天然气 日气 化量随管内液化天然气温度变化的 曲线见 图 6 。从 图 6可以看出 ， 随着管内液化天然气温度的改变， 其 日气化量没有明显的改变。即使管内流体保持在较 3 0 管内液化天然气温度／ ℃ 图 6 每米 管道 日气化量随管 内液化天然气温度 变化曲线 低 的温 度状 态下 ， 例 如 一1 6 0℃， 其冷 量 损 失较 温度 较高状态也不会有明显的增加 。 3 结论 1 在文中的计算条件下， 加气站的液化天然气 日气化量 占总处理量的 0 ． 0 7 左右 ， 与实际加气站 管 道液 化天然 气 日气化 量 0 ． 0 6 比较 接 近 ， 表 明文 中的计算方法具有一定的参考意义。 2 对于有不同厚度保温层的管道 ， 冷量损失 的 变化非常明显 ， 而综合考虑经济性和保冷效果 ， 在文 中计算条件下选厚度 1 0 0 mm 的保温层最适宜 。 3 管道 内部 液化 天 然 气 的温 度对 冷量 损 失 的 影响非常小， 故管道内部 的液化天然气 可以维持较 低温度 ， 而冷量损失不会有较大的增加 。 4 加 气站 管 道 内液 化 天 然 气 日气 化 量 随 季 节 环境温度变化较明显 ， 在文中的计算条件下 ， 夏天液 化天然气 日气化量要 比冬天液化天然气 日气化量多 出 2 8 ． 2 ％。 参 考文献 [ 1 ] 王 军． L NG 汽 车和 加 气 站 的探 讨 [ J ] ． 煤气 与动 力 ， 2 0 0 6 ， 2 6 3 4 - 5 ． WANG J u n ． Di s c u s s i o n o n L NG Ve h i c l e a n d F u e l i n g S t a t i o n [, J ] ． G a s 8 L He a t ， 2 0 0 6 ， 2 6 3 4 - 5 ． [ 2 ] 陈叔平 ， 谢 高 峰 ， 李秋 英 ， 等． L NG、 L C N G、 C NG加气 站的比较[ J ] ． 煤气与热力 ， 2 0 0 7 ， 2 7 7 2 7 3 0 ． CHEN S h u - p i n g， XI E Ga o f e n g ， LI Qi u - y i n g ， e t a 1 ． Comp a r i s o n a mo ng LNG， CNG a nd L CNG Fi l l i ng St a t i o n s [- J ] ．G a s He a t ，2 0 0 7 ， 2 7 7 2 7 3 0 ． I- 3 ] 宋 振兴 ． 液态天 然气加 气站工艺 技术 安全及经 济性 分 析 I- D ] ． 哈尔滨 哈尔滨工业 大学 ， 2 0 1 0 ． S ONG Z h e n x i n g ．An a l y s y s o f Te c h n o l o g y Pr o c e s s S e c u r i t y a n d E c o n o my i n L NG F i l l i n g S t a t i o n[ D] ． Ha r b i n Ha r b i n I n s t i t u t e o f Te c h n o l o g y ， 2 0 1 0 ． [ 4 ] 吴佩英 ， 周春． L NG加气站的撬装化[ J ] ． 煤气与热力， 2 0 0 7 ， 2 7 7 1 3 1 4 ． W U P e i y i n g ， ZHOU Ch u n ．S k i d mo u n t i n g o f LNG Ve h i c l e F u e l i n g S t a t i o n [ J ] ．G a s＆ He a t ，2 0 0 7 ， 2 7 7 1 3 - 1 4 ． [ 5 ] 李 阳初 ， 王耀武． 石油化学工程基础 [ M] ． 东营 中 国石 油大学 出版社 ， 2 0 0 7 ． LI Ya ng c hu．W ANG Ya o wu ． Pe t r ol e u m Che mi c a l E n g i n e e r i n g F o u n d a t i o n [, M] ． Do n g y i n g C h i n a Un i v e r s i t y o f Pe t r o l e u m Pr e s s ， 2 0 0 7 ． I- 6 ] 卢焕章． 石 油化工基 础数据 手册 [ M] ． 北 京 化学 工业 出版社 ， 1 9 8 2 ． 4 3 3 2 2 l ． u v 一 鉴 _害 皿 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 3卷第 5期 2 0 1 4年 9月 石油化工设备 PE TR0一 CHEMI CAL EQUI PMENT Vo 1 ． 4 3 NO ． 5 Se pt ． 2 01 4 文章编号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 1 4 0 5 0 0 5 4 0 4 非标任意式窄面法兰设计 熊从贵 温岭市钱江化工机械有限公司 ，浙江 温 岭 3 1 7 5 0 0 摘要 结合 法兰强度计算的力学原理 ， 分析 了影响任意式窄面法兰计算厚度的各个因素 ， 提 出了设 计任 意式 窄 面法 兰时应 注意的 问题 。 关键 词 任意式窄面法兰；计算厚度；影响因素 中图分类 号 TQO 5 5 ． 8 1 文 献标 志码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 0 7 4 6 6 ． 2 0 1 4 ． 0 5 ． 0 1 2 De s i g n f o r No n s t a nd a r d Ar b i t r a r y Na r r o w Fa c e F l a n g e XI ONG Co n g - g ui We n l i n g Qi a i a n g Ch e mi c a l En g i n e e r i n g Ma c h i n e r y Co ．Lt d ．，We n l i n g 3 1 7 5 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t B y u s i n g f l a n g e s t r e n g t h c a l c u l a t i o n me c h a n i c s p r i n c i p l e ，t h e i mp a c t o n a r b i t r a r y n a r r ow f a c e f l a ng e t h i c k ne s s c a l c ul a t i o n o f e a c h f a c t o r wa s a na l y z e d，a nd t h e p oi nt s o f d e s i gn i n g a r b i t r a r y na r r o w f a c e f l a n ge s ho ul d b e pa i d a t t e nt i o n t o ． Ke y wo r d sa r b i t r a r y n a r r o w f a c e f l a n g e ；c a l c u l a t e d t h i c k n e s s ；i n f l u e n c i n g f a c t o r 法兰连接是压力容器 、 压力管道和其它许多设 备或零部件之间的紧密式可拆连接， 是承压设备的 一 种 主要连 接形 式 。法 兰 连 接 接 头是 由法 兰 、 密 封 垫片及紧固件组成 的、 防止内部介质泄漏 的一种连 接形式 。法兰连接既是一种部件之间的连接形式， 又是承压部件的一种主要密封结构， 它依靠 紧固螺 栓使法兰对密封垫片产生压紧力 ， 迫使密封垫片产 L U H u a n z h a n g ． Pe t r o c h e mi c a l b a s e d Da t a M a n u a l [ M] ． B e i j i n g C h e mi c a l I n d u s t r y P r e s s ， 1 9 8 2 ． [ 7 ] 夏清 ， 贾绍义． 化工原理 J E 册 [ M] ． 天津 天津大学 出 版社 ， 2 0 1 2 ． XI A Qi n g， J I A S h a o y i ．P r i n c i p l e s o f Ch e mi c a l E n g i n e e r i n I [ M] ． Ti a n j i n Ti a n j i n Un i v e r s i t y P r e s s ， 2O 12 ． [ 8 ] 杨世铭 ， 陶文铨． 传热 学 [ M] ． 北京 高等 教育 出版社 ， 2 006 ． YANG S h i mi n g， TAO W e n - q u a n ． He a t Tr a n s f e r [ M] ． B e i j i n g Hi g h e r E d u c a t i o n P r e s s ， 2 0 0 6 ． 生变形 ， 使密封垫片填满法兰面之间的细微通道来 实现 初始 密封 。 当压 力容 器或压 力管 道 内承受 压力 后 ， 螺 栓受 到拉 应力 而伸长 ， 法 兰发生 与密 封垫 片分 离的方向移动 ， 法兰密封面与密封垫片之间的压紧 力减 小 ， 垫片受 到 的压 缩 应 力 减小 ， 这 时 ， 如果 密 封 垫 片没有 足够 的弹性 使之 填满法 兰 密封 面与密 封垫 片之间的泄漏通道并保持对压力介质足够 的阻力 ， [ 9 ] 周开利 ， 邓春晖． Ma t l a b基础及其应用教程[ M] ． 北京 北 京大学出版社 ， 2 0 0 7 ． ZH0U Ka i l i ， DENG Chun hui ． Tut o r i a l M a t l a b a n d I t s A p p l i c a t i o n [ M] ． B e ij i n g P e k i n g Un i v e r s i t y P r e s s ， 2 0 07 ． E l O ]姜 健 飞 ， 胡 良剑 ， 唐 俭． 数 值 分 析 及 其 Ma t l a b实 验 [ M] ． 北京 科学 出版社 ， 2 0 0 4 ． J I ANG J i a n f e i 。 HU L i a n g j i a n， TANG J i a n ．Nu me r i c a I A n a l y s i s a n d Ma t l a h E x p e r i me n t [ M] ． B e i i i n g S c i e nc e Pr es s， 20 04 ． 杜 编 收稿 日期 2 0 1 4 0 3 3 0 基金项 目 温岭市科技计划资助项 目 2 0 1 3 C 1 1 AA 0 0 0 4 作者简介 熊从贵 1 9 8 2 一 ， 男 ， 重庆人 ， 工程师 ， 学士， 从事制冷管道设计 、 压力容器设计 、 制造 和高效热交换器研究 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m