深冷高压储氢气瓶复合材料层低温力学性能分析与优化

为提高深冷、高压双重极端工况作用下复合材料层的低温力学性能,根据层合板理论构建了深冷高压储氢气瓶复合材料层力学分析模型.通过计算热力耦合作用下多层缠绕结构的各向应力,研究横向弹性模量和纤维缠绕角度对复合材料层低温力学性能的影响.以容积140 L、压力35 MPa的气瓶为研究对象,结果表明,当横向弹性模量由14 GPa降低到5 GPa,复合材料横向应力减小68.37%,降低了基体受力失效风险;在0~50°范围内,复合材料横向应力随着螺旋缠绕角度的增加而减小,螺旋缠绕层可承载环向应力由68.18 MPa提高到424.13 MPa.横向弹性模量的降低和螺旋缠绕角度的增加使得各缠绕层的Tsai-Wu失效准则系数下降,有利于提高复合材料层的低温力学性能,减少碳纤维缠绕层数.

车载深冷高压氢节流过程冷能研究

对重型卡车储氢和供氢系统进行数值模拟,利用热力学模型描述卡车耗氢过程,对卡车行驶过程中的热力学工况进行监测,开展节流过程及冷能转移过程的研究。首先,针对深冷高压氢特点和重型卡车动力学参数建立面向低温流体的热力学模型,包括整车物理模型、储罐热扩散模型、供氢导热模型、供氢流动换热模型的构建,并对热力学预测模型的准确性进行验证;其次通过ANSYS Fluent流体仿真模型验证换热系数准确性。研究显示,供氢节流过程会使氢气发生液化导致供氢压力不足。为了改变这种现象,提高深冷高压氢的利用效率,对加热策略及其影响进行了研究,从能量角度对其进行了解释。

LNG装置用高压深冷球阀关键技术分析研究

本文就LNG装置用高压深冷球阀关键技术,主要包括产品的设计要点、材料的选择和处理;加工工艺控制要点;装配工艺的控制要点;产品的性能试验要点等方面进行了全面的总结和分析;对该类阀门高可靠性密封结构设计、阀座密封Lipseal唇形圈微移动、长寿命结构设计方法;阀座密封圈、Lipseal唇形圈导向安装方法、阀座碟簧预紧后球体的对中控制方法、阀门中腔泄放试验方法;工艺控制要点;主要零部件材料选择等进行了全面总结。该研究为该类产品的批量化生产和供货提供了技术支撑。

面向氢能装备的深冷高压试验平台研究

氢能作为清洁能源,已成为世界各国解决能源和环境问题的重要选择,其中终端装备储氢效率成为了氢能在交通领域、能源领域能否大规模利用的关键。针对深冷高压储氢技术研究所需的低温高压复合测试环境,设计并研制了一种深冷高压试验平台,选用液氮作为低温制冷工质,压缩氦气作为增压工质,对三型储氢瓶开展低温工况下的加压、保压和泄压试验,通过舱体数据接口实现远程数据传输和流程控制,保证测试过程安全性。结果表明,该试验平台能够实现快速降温和升压,形成20 MPa/80 K-100 K的低温高压复合环境,同时保压稳定,泄压迅速安全,既可用于低温复合材料的性能测试,也可满足氢能装备研制中对压力、温度循环疲劳测试的需求。该试验平台有助于车用低温系统关键装备的开发与测试,同时也可为相关试验平台的研究提供一定的参考。