低温罐箱应力分析及结构优化

移动式压力容器中的低温罐箱常用于运输低温液化气体。低温罐箱采用双层结构,在运输过程中受到的惯性力载荷作用导致整体结构应力分布不均,传统的力学理论不能完全适用于低温罐箱应力强度分析。基于静力学理论,应用ANSYS有限元数值仿真软件,分析了低温罐箱整体应力。对低温罐箱进行响应面实验设计及3D响应面分析,总结出内筒体应力受内筒体厚度影响最大,加强圈应力受八点支撑区域加强圈高度影响最大。使用ANSYS响应面优化设计模块,对低温罐箱内筒体和加强圈进行结构优化。优化之后内筒体厚度减薄20%,八点支撑区域加强圈厚度减薄50%,内筒体减重17%,低温罐箱整体质量减少0.8 t,低温罐箱结构应力满足JB 4732—1995 《钢制压力容器——分析设计标准(2005年确认)》要求,达到了安全性与经济性兼顾的目的。

LNG低温储罐开发技术研究

低温储罐技术作为天然气(LNG)生产链中的重要环节,对于保持LNG的稳定状态和高效储存具有关键作用。这些储罐需要具备卓越的隔热性能和可靠的安全特性,同时还需要适应多种环境条件并能够应对各种应急情况。基于此,文章讨论了液化LNG低温储罐开发技术优势和问题,深入探讨技术要点,以供参考。

一种在役船用燃料罐的检验方法研究

液化天然气是一种新型的燃料能源,其热值利用率高、环境污染少。对一种在用船用燃料低温罐的定期检验,依据资料审查情况、使用情况、损伤模式及失效模式制定最佳检验方案,并对其中主要的检验点进行了剖析,说明了如何使用真空计的测试真空度,最后对检验中发现的问题及处理方式进行了汇总,降低了使用单位的安全事故率,为检验检测方法提供了依据。

医院中心供氧系统的构建、保障与风险应对策略

医用氧作为医用气体的一种,在医院医疗救治中起到至关重要的作用,需要保证365天24小时不间断地持续供应。医院中心供氧系统担负着医用氧的储存和输送重任。笔者介绍了医用氧的概念和医院中心供氧系统的组成;对各部件典型故障进行分析;分享日常工作中的改进;最后提出保障系统安全可靠运行的应对策略。

航天低温贮箱主动制冷热耦合技术研究进展

航天器推进系统对于低温推进剂高密度、低压力贮存和在轨可重复利用贮箱提出了迫切需求,低温贮箱主动制冷高效热耦合技术成为影响低温推进剂在轨应用的主要因素。总结低温贮箱的主要技术难点,分析低温贮箱研制的关键技术。通过研判国内外研究机构的技术进展和技术水平,对主动制冷系统热耦合技术进行了分类梳理。主要从主动制冷系统静态热传导耦合技术、主动制冷与液体混合组合技术、主动制冷系统冷却屏技术等三个方面,阐述了当前国外的技术进展,说明了相关技术的特点和适用性。最后基于我国航天器对低温推进剂贮供技术的实际需求,提出了技术发展设想。

大型低温液化气储罐国家标准GB/T 26978—2021修订解读

GB/T 26978—2021《现场组装立式圆筒平底钢质低温液化气储罐的设计与建造》是国内一部低温液化气储罐设计建造的基础性国家标准。为便于国内低温储罐行业建设者更好地理解2021版标准,从修订背景和意义出发,对GB/T 26978—2021的适用范围、设计依据、金属构件、混凝土构件、绝热构件以及试验干燥置换冷却等修改内容进行了全面解读,对比了新版标准与原版标准及其他相关规范的区别,给出了标准在修订中的主要变更内容,并对修改原因及差异性进行分析,以便更好地指导国内低温液化气储罐的设计建造工作,推动该标准的贯彻落实。

低温储罐在线监测系统的研制及应用

目的:为方便海关口岸堆场进行危险气体泄漏安全监管,本文研制了低温储罐在线监测系统。方法:设计开发能监测罐内温度、液位和压力,以及罐外环境参数和储罐所处位置等工况信息的终端,并通过MQTT协议实现监测终端与服务器的通信交互,形成一种基于B/S架构的低温储罐在线监测系统。结果:利用该系统,用户能通过浏览器随时随地对液氮、LNG灌注及存放实验过程进行连续监测。结论:本文的在线监测系统可以为口岸现场低温储罐监测管理提供基础数据和技术支撑。

LNG低温预应力混凝土外罐的结构设计

简要介绍了全容量LNG低温储罐的结构形式、预应力混凝土外罐的功能、其所承受的主要荷载以及相应的分析条件。根据欧洲标准和美国标准对储罐的规定,简述地震设防标准的选取,简化地震作用的计算方法。分析了LNG低温预应力混凝土外罐结构设计中的难点。

干式量热器测量隔热结构热性能实验研究

设计搭建一套基于两级G-M制冷机的圆筒形干式量热器装置,首先分析铜制和铝制量热杆对装置误差的影响,其次对3组不同的隔热结构进行热性能实验测试,并研究不同的边界温度对隔热结构热性能的影响。实验结果表明,铝制量热杆测量误差更小;在高真空环境下,隔热泡沫对复合结构的绝热性能影响不大,MLI或者VDMLI起主要绝热作用;分别改变冷边界温度和热边界温度对隔热结构热性能的影响不同,热边界温度一定,冷边界温度由20 K增大到100 K时,通过隔热结构的热流密度略有减小;冷边界温度一定,热边界温度由300 K增大到350 K时,通过隔热结构的热流密度急剧增大。

低温推进剂贮箱内自增压过程仿真分析研究

为研究低温推进剂贮箱漏热造成贮箱内压力升高和低温推进剂液相热分层现象,利用用户自定义函数(User-Defined Functions,UDF)对低温贮箱内工质的能量源项、气液相的质量源项以及相变饱和温度等变量进行了解释。结合VOF(Volume of Fluid)模型,以及在Fluent软件所建立的低温工质材料模型,实现了低温液氮和液氪贮箱内自增压过程的仿真。重点分析了不同的气体模型和液相密度模型组合对自增压预测曲线的影响。对比仿真值和理论值发现:使用实际气体模型(Redlich-Kwong-Soave model,R-K-S model)和Boussinesq近似液相密度模型得到的压力值更接近理论压力值。此外,对不同重力环境和不同充注率的实验工况进行了仿真,得到了环境重力和充注率对低温液氪贮箱自增压过程的影响规律。

低温储罐大流量排液过程数值模拟研究

大型低温储罐广泛应用于航空航天、能源、化工等领域的大规模低温液体储存。在大型低温储罐的大流量排液过程中,确保排液稳定且不夹带气体对于系统的安全运行至关重要。针对某3000 m^(3)液氮储罐2000 m^(3)/h的大流量排液工况,建立了该储罐及其排液管路的计算流体力学(CFD)模型,重点分析了大流量低温流体排液过程的气液界面、流场、涡量场和管道压力波动,讨论了影响临界液位高度的因素及防涡板在排液过程中发挥的作用。结果表明,在从静止液面开始的大流量排液过程中,当临界液位高度在0.15 m以下时,不会形成明显的漩涡;低温储罐初始液位高度对临界液位高度的影响较小,而防涡板在排液过程中阻碍了流体流动,会导致临界液位高度升高。研究可为大型低温储罐排液系统的稳定操作提供指导。

浅谈大型低温储罐三层罐壁板安装施工技术

随着国家对化工材料需求的不断增加,常规的球罐储存容量已经不能满足装置生产周转需求,而钢制低温全容罐因具有占地小、储存量大、安全高效、建造周期短、造价低等优点,已成为化工装置存储烯烃的优选方式。其安装工艺对储罐整体施工的进度、安全、质量控制管理等影响显著。文章以10万m 3钢制低温全容罐为例,主要介绍了三层罐壁低温储罐壁板正装法施工工艺,具体阐述了三钢低温储罐外罐壁板、中间罐壁板、内罐壁板的安装施工技术。该技术可为同类储罐的安装提供借鉴与参考。

LNG储罐预冷方式和BOG回收技术分析

LNG接收站首次投用时需要利用冷媒对LNG储罐管道及设备进行冷却,冷却过程中产生的蒸发气由于量大一般采用放空的方式进行处理,这不仅造成一定的资源浪费,而且也不利于节能减排。文章通过对LNG接收站首次预冷方式、预冷进度、蒸发气回收方式及回收率进行分析,对后续LNG接收站储罐管道及设备预冷产生的蒸发气回收带来新启示。

低温末级滑行过程中贮箱压力仿真分析和控制

根据长征八号(CZ-8)火箭二级浅箱起动飞行任务剖面的新特点,需要准确预示并控制在微重力、大气枕容积条件下低温贮箱内的压力变化规律。通过建立箭体姿态控制和低温两相流体力热耦合的贮箱压力仿真计算模型,对滑行过程中低温贮箱内推进剂晃动、气液之间的换热和蒸发冷凝过程进行仿真分析,获取了准确的氢箱气枕压力变化规律。同时提出了滑行段低温贮箱压力多专业协同耦合设计和控制方法,支撑了浅箱二次起动任务的顺利实施,并在飞行试验中得到了验证。

液化天然气码头及低温液化烃码头中的集液池设计

集液池设置是液化天然气码头和低温液化烃码头设计中需考虑的一个重要因素。目前规范对集液池容积无统一规定,设计标准各不相同,从而造成在同类型同等级码头中集液池容积差别较大。针对此问题,结合工程实例,根据现行规范要求对泄漏场景及泄漏时间进行论述。通过对比分析提出,泄漏场景选择应综合考虑装卸臂全破裂场景和管道孔泄漏场景,泄漏时间应选取基于探测和隔离系统后的操作时间,从而确定符合工程实际且经济可行的集液池规模。研究成果可为同类码头集液池的设计提供参考。

某应变强化低温储罐内容器开裂失效分析

采用理化性能分析、断口分析、金相组织分析等方法,对某应变强化低温储罐内容器开裂失效原因进行了分析。分析结果表明,该低温储罐内容器开裂是由储罐内应力引起的低温脆性开裂,在应变强化造成的较大残余应力、封头成型过程及应变强化过程中的马氏体组织转变共同作用下产生并扩展。根据裂纹产生原因,分析并提出了几项改进措施。

低温液体运输车罐体设计与分析

开展了低温移动液氧储罐结构设计与分析。按照压力容器设计规范,依据经验公式的设计方法,设计了工作温度-183~-162℃的0.52 MPa低温移动液氧储罐。按照压力容器分析设计标准,采用数值分析的方法,分析了低温液体运输单车罐体前冲工况下的应力分布规律。结果表明:封头、补强板、角钢圈、八点支撑等零件满足设计要求以及分析设计标准对于材料最大强度的极限要求,双层罐体具有良好的抗压性能以及优良的真空性。

Weak Fiber Bragg Grating Based Sensing System for Cryogenic Static Test of Launch Vehicle Oxygen Tank

In this paper,a weak fiber Bragg grating(WFBG)based sensing system applied to the cryogenic static test of launch vehicle oxygen tanks has been developed and the results of an evaluation are reported.A customized sensor encapsulation and installation method allow for precise strain measurement at cryogenic temperatures.The reflection peaks of series-connected WFBGs with low optical loss are obtained,ensuring high system reliability in harsh environments.The experimental results show that the maximum full-scale error is less than 0.81%full-scale error.The temperature is as low as−193℃ during the test.This study also demonstrates a practical method in which WFBG can be used to obtain critical parameters for structural monitoring in a cryogenic environment.

大型液化气低温储罐结构及其保冷设计

根据储存液化气大容量储罐的超低温特点,对液化石油气和液化天然气低温储存储罐的隔冷保温材料及其保温结构设计进行了研究,并对几种大型圆筒型立式储罐的结构设计及其技术经济特性进行了讨论和比较。

饱和氢气加注过程中低温贮箱降温特性及热应力分布的数值研究

为了获得低温贮箱在饱和氢气加注过程中的降温特性以及箱体壁面的热应力分布,通过计算流体力学软件FLUENT计算了一定加注流量下贮箱内部流体区域的流场、温度场和壁面内的温度场变化,分析了加注过程中贮箱内的流动特性和降温特性;采用单向流固耦合方法进行壁面热应力分析,得到了3种不同进、出口约束条件下热应力在壁面中的分布以及最大热应力随时间的变化情况,并分析了进、出口弹性支撑约束条件设置的合理性;考虑贮箱内的压力变化,进行了箱体壁面的综合应力分析。计算结果表明:加注过程可以分为3个阶段,前2个阶段贮箱内部的流场、温度场和壁面温度分布特性依次由入口强制对流和壁面自然对流单独决定,第3阶段由入口强制对流及壁面自然对流共同决定;在3种不同的约束条件下,箱体壁面中的最大热应力均出现在贮箱加注口和排气口处,在进、出口弹性支撑条件下,壁面最大热应力随时间先增大而后趋于稳定,在稳定应力状态下,热应力的存在使箱体壁面总应力增加了15%左右。