储存低温液体的储罐在能源、环保、化工、制药及食品等行业有着广泛应用[1]。由于立式圆筒低温储罐制造成本低,建造难度低,中大型立式圆筒低温储罐依旧占据低温储罐的主要市场[2]。低温储罐的漏热量作为衡量储罐经济型的主要指标,自然受到用户方的重点关注。如何准确快速的计算出低温立式圆筒储罐的漏热量,对于储罐设计、制造、维护拥有重要的工程价值。现阶段计算低温储罐漏热量的方法有:实验法、计算式估算法、数值模拟法。本文首次推导出计算式估算法忽略的立式圆筒低温储罐拐角处漏热量的解析解,并将其应用到某公司的立式圆筒低温储罐中。本文结合计算式估算法与数值模拟法,给出了一种接近真实漏热量的低温液体储罐漏热量的计算方法。具有很高的工程应用价值。本文主要研究内容包括以下几点:1.本文根据传热学相关理论,给出了立式圆筒低温储罐涉及的三种传热模型,并进一步推导出不同边界条件下,各传热模型漏热量计算式;将三种传热模型计算式的解析解与有限元数值模拟解作对比,发现解析解与数值模拟解吻合度较好,同时得到了三种传热模型的网格敏感性。2.为了求出大型立式圆筒低温储罐拐角处的漏热量的解析解。利用第二章所介绍的相关理论,建立稳态状态下拐角处二维轴对称热传导模型。然后利用分离变量法、变量替换、叠加原理等,首次推导出中大型立式圆筒低温储罐拐角处温度场的解析解。得到的解析解与对应ANSYS求得的数值模拟解吻合度高。3.为了得到可以直接应用在实际工程上的简易计算式,以解析解的叠加式为基础,采取合理的分离变量法,对低温储罐拐角处模型涉及的相关儿何参数、物理参数、载荷参数进行提取,最后拟合出方便计算的简易式。简易式和数值模拟解吻合度较高。4.为了了解锚固带对于低温储罐漏热量、温度场分布、热流密度、温度梯度等影响。建立了含锚固带的三维有限元模型,施加和无锚固带模型相同的载荷边界条件,并与其作对比。且在给定锚固带的情况下,研究了锚固带不同导热系数下,其对低温储罐漏热量、温度场、热流密度等分布的影响。5.为了得到一种接近真实中大型立式圆筒低温储罐总漏热量的估算方法。将本文推导出的计算式求出的估算值与数值模拟值作对比,并进一步修正了相关计算式,最后得到了和数值模拟解吻合度较高的计算式。针对某公司1500m3低温液氮储罐进行传热分析的过程中,发现其漏热量不满足用户方要求。因此给出了几种减少漏热量的方法,其中根据模拟、计算结果发现,增加底部泡沫玻璃砖的厚度或其导热系数最有效。6.根据国内外标准,对于立式圆筒低温储罐是否应该安装给出判断依据。对于储罐内罐拐角处应力水平,以及和锚固带的关系进行了进一步相关研究,研究表明:无锚固带的储罐不仅可以减少储罐漏热量,同时也可以降低储罐整体应力水平。则低温储罐在设计时,如果储罐自身可以满足地震工况的情况下,建议采取无锚固带储罐罐设计。通过对中大型立式圆筒低温储罐的漏热量的理论分析与数值模拟研究,找到了一种中大型立式圆筒低温储罐接近真实漏热量的估算方法和简易计算式,为低温储罐漏热量计算提供了相应的理论与技术支撑。