高压氢气泄漏射流研究进展

叙述了高压氢气泄漏射流研究进展,重点对氢气状态方程、欠膨胀射流结构及模型、射流区域氢气浓度预测、基于计算流体动力学的泄漏射流模拟等方面进行了归纳、总结和评述,并对未来研究方向进行了展望。文中总结:现有研究表明已有多种适用于高压氢气的实际状态方程,Peng-Robinson、Abel-Noble等方程兼具便捷性及精度;高压氢气泄漏时在泄漏口呈现高度欠膨胀射流结构,Molkov模型可用于预测欠膨胀射流特性参数;高压氢气泄漏射流区为动量控制或动量与浮力联合控制,区域内氢气浓度与泄漏口径、泄漏口距离、介质密度组成的量纲为1参数有量化关系;主流计算流体动力学软件如ANSYS-Fluent、FLACS等在模拟高压氢气泄漏时均被证实具有较好精度。未来研究方向包括大尺度实验、不规则泄漏口、成果工程化应用以及高效数值模拟方法等。

钢制凹底气瓶疲劳掉底原因分析

钢制无缝气瓶在型式试验的疲劳试验过程中发生掉底,对掉底气瓶进行失效分析有助于预防事故的发生。基于有限元方法分析了设计底型与实际底型的应力,并对失效气瓶的材料组成、金相、断口的扫描电镜、能谱等方面进行分析,结合气瓶加工过程,探寻疲劳掉底的原因。气瓶在凹底外表面上有多处微裂纹,微裂纹处氧化物过多表明氧化皮进入材料内部,导致基体强度减弱,产生环向断裂。

气瓶水压爆破试验装置关键硬件的选择

根据国家新颁布的GB/T 15385—2011《气瓶水压爆破试验方法》,开发气瓶水压爆破试验装置。针对新的气瓶水压爆破试验方法的要求,对压力源选择、气瓶水压变形量、试验压力的测试方法进行分析与比较,确定满足精度要求、方便可行的硬件。优选试验设备与测试方法,以三柱塞高压水泵为压力源,电子天平计量泵打入气瓶的进水量,用工控机+A/D卡测量压力并配备相应的程序,建立试验装置。试验表明,所开发的装置较好地满足了试验要求。

环缠绕钢内胆复合气瓶轴向破裂原因分析

为了研究环缠绕钢内胆复合气瓶(CNG-Ⅱ)轴向破裂原因,对实际CNG-Ⅱ气瓶水压爆破试验中出现轴向破裂的气瓶进行有限元分析。对比水压爆破试验结果和有限元分析结果,验证有限元建模的准确性。在此基础上,对受试气瓶进行应力分析,研究气瓶内胆和缠绕层的应力分布,得出气瓶在爆破压力下,内胆筒体段轴向应力大于环向应力,产生超压破坏,发生轴向破裂。

多功能安全阀智能校验系统设计

利用组态技术,开发设计了基于C/S网络结构的安全阀多功能智能校验系统。该系统可以在现场的客户端对安全阀进行自动校验,显示校验过程中的压力、位移曲线和校验温度,并且将数据上传到管理服务器。此系统已在大连理工大学安全装备厂的生产中得到应用,实践证明,提高了安全阀校验的效率。

无缝气瓶多心凹底底型的设计

针对管制无缝气瓶凹底的设计,传统的三心凹底底型在过渡段外表面轮廓线是直线,球壳部分是等厚的球壳。将过渡段原来的直线过渡改为内外两个圆弧过渡,球壳部分设计为厚度变化的球壳,设计出多心凹底底型;运用正交设计方法,定义与设计了多心凹底底型的设计参数;用有限元分析确定各个参数对多圆心凹底底型应力的影响。结果表明,多心凹底气瓶的应力集中程度可以大幅度降低,最低应力集中系数接近于1.1,这对多心凹底气瓶底型设计和加工具有一定的参考价值。

低温液氢泄漏至地面形成液池的研究进展

采用低温方法将氢气转变为液氢,是高密度储氢技术的有效方式,而液氢泄漏是液氢储存技术的关键安全问题,也是研究后续扩散、池火、气云爆炸等灾害的源头问题。基于此,叙述了低温液氢泄漏风险场景及泄漏流量确定方法,归纳和评述了液氢泄漏至地面形成液池这一风险场景的实验研究、理论及模型研究、基于计算流体动力学的数值模拟研究等。结果表明:液氢泄漏可能形成气相射流、气液两相射流但未在地面形成液池、气液两相流射流且在地面形成液池3种场景;泄漏流量的确定是液氢泄漏风险评估的重点;现有实验研究基本理解了液氢泄漏至地面形成液池过程的物理现象,仍需理论及模拟方法辅助开展系统、深入研究;基于计算流体动力学的液氢泄漏模拟重难点包括泄漏源项处理、气化模型、湍流模型及计算经济性等。

气瓶外测法水压试验用校准瓶标定系统的研制与应用

研制的气瓶外测法水压试验用的校准瓶标定系统采用气驱液压泵作为主要压力源,并辅以微调压力源,进行精确的压力控制;采用高精度双单位(MPa和psi)压力测量系统精确测量压力信号,测量精度达到0.01级;采用高精度电子天平对容积弹性膨胀量进行测量,最小显示精度达到0.01 g;水套采用法兰密封形式,系统整体上采用插装式配置;系统采用USB7360数据采集模块,分别用于压力、水量信号的采集和气控阀的控制;软件采用Visual B语言编写,能够实现信号的采集,数据的存储、记录和分析,硬件工作状态的实时监视,试验系统的自动控制和紧急情况处理等多项功能。系统适用于最大压力100 MPa、直径在350 mm以下、长度1.5 m以下的绝大部分校准瓶的标定。

气瓶型式试验常见失效形式的介绍

介绍了气瓶的种类和型式试验项目,着重介绍了无缝气瓶、焊接气瓶和几种特殊气瓶在型式试验中常见的失效形式,结合大连市锅炉压力容器检验研究院(即国家气瓶质检中心)的型式试验数据,分析了几种气瓶型式试验项目的失效分布,希望可以对气瓶的设计和制造产生很好的借鉴和指导作用。

气瓶内衬屈服强度对环缠绕复合气瓶疲劳性能影响的研究

为考察气瓶内衬材料的屈服强度对环缠绕复合材料气瓶(CNG-Ⅱ)性能影响,利用有限元数值模拟的方法,在气瓶的结构参数、纤维缠绕层参数、内衬材料的抗拉强度、自紧压力一定的情况下,研究内衬屈服强度变化对气瓶疲劳寿命的影响。有限元分析结果表明,随着内衬材料屈服强度的增加,CNG-Ⅱ复合气瓶的自紧效果变差,工作压力下所受环向平均应力增大,疲劳寿命降低。同时,对三种不同规格尺寸的环缠绕气瓶在不同屈服强度下的疲劳试验数据进行分析,进一步验证了复合气瓶的寿命随着内衬屈服强度的增加而减小。因此,在CNG-Ⅱ复合气瓶的生产过程中,有必要在一定程度上降低内衬的屈服强度,以改善复合气瓶的性能。

车用LNG气瓶振动试验典型失效模式

对车用LNG气瓶振动试验中的一些典型失效模式进行汇总分析,并提出了预防措施。

含裂纹性缺陷钢瓶绕丝报警的试验研究

以试验检验压力容器绕丝报警在线安全监控技术的性能,构造以30CrMo调质处理的高强度无缝气瓶,预制轴向裂纹缺陷,外壁螺旋缠绕探测线并连接报警器,于裂纹缺陷周围布置应变片,对整体结构进行了压力循环,并进行应变测试,报警后对试件进行了爆破试验。结果表明,压力循环工况下,绕丝可对类似气瓶的柱状容器,在整体低应力、局部高应力、环向变形小于0.5%的情况下报警,报警后试验构件爆破压力高于报警压力2.65 MPa。

加氢精制反应器检验与分析

在加氢精制反应器全面检验中,使用超声测厚、无损检测和金相等方法,对该设备进行检验和评价。通过对检测结果的分析,得到加氢精制反应器损伤原因,为加氢精制反应器的设计、制造和检验提供参考。