国内外低温绝热气瓶应用现状及关键技术

介绍了低温绝热气瓶的发展和应用,并重点分析了目前低温绝热气瓶绝热、支撑、加注和无损储存关键技术的研究现状及发展方向,可为中国低温绝热气瓶的生产厂家提供参考.     

低温绝热气瓶漏放气性能的研究

以低温绝热气瓶为研究对象,设计并搭建气瓶漏放气及残余气体分析实验台,开展了室温和低温下容器漏放气和残气分析的实验研究。通过理论分析与实验研究相结合得出:室温下,气瓶真空夹层内残余气体中H2的含量约为70%,可以利用复合材料扩散放气模型预测低温绝热气瓶的漏放气;低温下,气瓶真空夹层内残余气体中H2的平均含量达到81%,可以利用金属材料扩散放气模型预测低温绝热气瓶的漏放气。本文的研究有助于推动真空维持技术的应用,对于提高高真空多层绝热低温容器产品的寿命、降低成本和确保产品的可靠性,都具有十分积极的意义。     

基于应力分析的车载低温绝热LNG气瓶的结构优化和疲劳寿命研究北大核心CSCD

为了使车载低温绝热LNG气瓶在服役周期内安全运行,对车载低温绝热LNG气瓶整体结构开展了各典型工况下的强度分析、结构优化和疲劳寿命预测,完成了车载低温绝热LNG气瓶整体结构在5 g冲击下的全流程安全性评价。仿真分析了车载低温绝热LNG气瓶整体结构在6种典型工况下的应力并对结构不连续处进行应力评定,基于整体结构的应力分析对后支撑结构进行了优化,并对最关键主承压结构内胆开展了疲劳寿命预测和评定。通过全流程的应力和疲劳分析、评定研究,结果表明:车载低温绝热LNG气瓶整体结构满足强度要求;通过后支撑的优化,应力最高降低了53%,在最恶劣工况下,应力变化幅值由优化前的78.2 MPa下降为优化后的1.3 MPa,后支撑的疲劳寿命大幅提高;整体结构的疲劳寿命远高于各工况的许用寿命。     

不同液位下低温绝热气瓶静态蒸发率的变化趋势研究

对常见的几种不同容积大小、不同型式的低温绝热气瓶进行静态蒸发率测试,研究不同液位下同一气瓶的静态蒸发率及变化规律。测试结果表明,对于同一立式低温绝热气瓶,随着瓶内深冷介质液位的逐渐降低,其静态蒸发率逐渐减小,静态蒸发率与液位存在确定的线性关系。然而,对于同一卧式低温绝热气瓶,静态蒸发率与液位不存在完全线性关系,其液位高于40%时,静态蒸发率相对稳定。     

液位高度对低温绝热气瓶漏热量的影响分析

为了研究低温液体在存储过程中由于蒸发和使用造成的容器传热面积和传热路径变化问题,考虑了瓶外的自然对流换热、瓶内的液体温度以及气瓶沿轴向、径向的固体导热,利用数值模拟的方法建立了低温绝热气瓶的稳态传热模型,分析计算了不同液位高度下的温度场与漏热量,获得了液位高度与低温绝热气瓶漏热量之间的关系。研究结果表明:当气瓶容积一定时,随着液位升高,气瓶的漏热量逐渐增大。     

车载LNG气瓶绝热性能定期检测方法分析

车载LNG气瓶采用真空绝热技术实现LNG的长期贮存,达到节能减排,低温绝热性能是衡量产品综合性能的重要依据之一。目前,车载LNG气瓶的低温绝热性能在出厂前已经进行了检测,国家已经建立了相关测试标准和判别标准,规定了检测方法和评价依据,但使用过程中的绝热性能定期检测一直是行业内的短板,相关标准和法规还不完善,存在使用安全隐患。通过结合车载LNG气瓶的产业现状,分析了车载LNG气瓶定期检测现状,在此基础上提出了车载LNG气瓶绝热性能定期检测的检测流程、检测方法、判别依据及验证要求等。     

低温吸附剂袋对低温绝热气瓶真空影响的评价研究

为改进低温吸附剂在低温绝热气瓶制造中的应用工艺,采用高分子无纺布对出炉时的低温吸附剂分子筛实施密封包装,这种新方法可以免去吸附剂在装填前的活化工艺、减少工艺成本和能源消耗,有助于提高吸附剂的使用性能。针对所选择的高分子无纺布材料是否对低温绝热气瓶真空夹层带来出气污染进行了试验研究。介绍了高分子无纺布出气试验装置、试验方法及试验结果。给出了在常温下和高温下试验的出气速率曲线。试验表明,所选择的高分子无纺布出气量远小于多层绝热材料的出气量,因而对低温绝热气瓶真空夹层的影响可忽略。     

低温绝热气瓶的有限元热分析与试验研究

通过有限元方法对充满低温液体的气瓶进行传热分析,与试验的结果相结合,分析气瓶的颈管、支撑结构和绝热结构的漏热量并对产品结构进行优化设计,来保证达到优良的绝热性能.     

低温绝热气瓶真空寿命模拟试验研究

提出了对绝热气瓶真空夹层逐次充入模拟气体进行绝热气瓶漏气和材料放气的真空寿命模拟试验评价方法。试验实例表明:低温绝热气瓶静态蒸发率在低温下夹层压力>5×10^-2Pa后迅速上升,即5×10^-2Pa可视为夹层真空寿命终结的拐点(或阈值)。5A分子筛在液氮温度下对氮具有巨大的吸附潜力,对氢表现出弱的吸附能力。真空绝热夹层的材料放气对真空寿命的影响远远大于漏气的影响,提高绝热气瓶真空寿命的技术途径是减小夹层材料的放气率和改善内置吸附剂对氢的吸附能力。模拟试验能直观、实际、准确地研究漏气和放气对真空寿命诸因素的影响,为确定切合实际的设计参数和工艺提供参考数据,进而推广用于各类真空绝热型低温容器的真空寿命评价和应用。     

川空车用气瓶研制取得重大进展

20 0 2年 8月 ,川空集团研制的 55L车用低温绝热气瓶试制成功 ,同月 ,配备该型车用气瓶的样车 (羚羊SC71 0 1LNG/汽油两用燃料轿车 )由用户送检 ,已顺利通过国家重型汽车质量监督检验中心燃气汽车检验室的检验。天然气作为清洁能源 ,在 2 1世纪将受到更多的关注。川空集团敏锐地抓住这一市场信息 ,成立了专业的高真空瓶管公司 ,负责开发车用气瓶。 2 0 0 2年取得了DR4级特种气瓶生产资格 (全国范围内仅三家单位取得该资格 )。至 2 0 0 2年 1 2月底已开发出 35L、 55L车用低温绝热气瓶并成功地打入市场。该型绝热气瓶适用于普通轿车。 2 …     

Experimental study on cryogenic moisture uptake in polyurethane foam insulation material

Rigid foam is widely used to insulate cryogenic tanks, in particular for space launch vehicles due to its lightweight, mechanical strength and thermal-insulating performance. Up to now, little information is available on the intrusion of moisture into the material under cryogenic conditions, which will bring substantial additional weight for the space vehicles at lift-off. A cryogenic moisture uptake apparatus has been designed and fabricated to measure the amount of water uptake into the polyurethane foam. One side of the specimen is exposed to an environment with high humidity and ambient temperature, while the other with cryogenic temperature at approximately 78 K. A total of 16 specimens were tested for up to 24 h to explore the effects of the surface thermal protection layer, the foam thickness, exposed time, the butt joints, and the material density on water uptake of the foam. The results are constructive for the applications of the foam to the cryogenic insulation system in space launch vehicles.     

建筑保温节能墙体的发展现状与展望

随着我国国民经济的快速增长,能源短缺问题日益严重。节能工作已成为可持续发展的重要保证。分析了建筑保温节能的重要性,我国建筑保温节能的政策要求,得出了墙体节能在建筑节能中占重要地位的结论。介绍了目前我国保温节能墙体的形式、各自的特点,以及一些发展成熟的保温墙体的做法;着重论述了玻化微珠这一新型环保节能型材料在墙体保温中的应用前景。结合我国实际情况,对我国建筑工程保温节能墙体的发展提出了几点建议。     

低温风洞电动推杆热防护结构设计及传热分析

为解决低温风洞中电动推杆的热防护问题,设计了使其能够在低温风洞高温工况(323 K)和低温工况(110 K)下正常工作的热防护结构。采用数值模拟方法校核了热防护结构强度及刚度,分析了电机发热功率,冷却气体流量和加热片加热功率等因素对推杆元件温度的影响。结果表明:低温风洞内压力达到极值0.35 MPa时,由厚度5 mm,材料S30408不锈钢制成的圆筒形热防护结构最大变形量为0.397 mm,最大应力为160.62 MPa;冷却气体流量大于等于0.005 kg/s时,高温和低温工况下电机最高温度均不大于418 K的允许工作温度;当加热功率达到500 W时,缸杆端部各考察截面温度均高于263 K;在高温工况和加热功率为500 W的低温工况下,冷却气体流量为0.005 5kg/s时,缸体、缸杆均能维持在263—313 K的工作温度,且高温工况最大温升与温差分别为3.62、2.81 K,低温工况最大温降与温差分别为4.94、6.82 K,满足温度稳定性与均匀性要求。     

低温容器的绝热性能指标及其估算

提出考核低温容器绝热性能的第二种指标及其计算方法，并用平板公式替代圆筒壁公式进行导热计算的误差分析。     

车载LNG储罐蒸发率的理论与试验

为研究车载LNG低温绝热气瓶内液体的蒸发规律,以200 L高真空多层绝热气瓶为例,采用液氮(LN2)为工质,进行了一系列LN2日蒸发率试验。列出根据实验系统结构参数得到的相关传热学计算结果,包括试验系统分别贮存LN2和LNG各项漏热及理论蒸发率。对理论计算与实验结果进行比较,通过理论计算结果与LN2蒸发率实验结果对LNG试验蒸发率作了预测。根据大气压力下进行的各种充满率的LN2蒸发率实验,拟合出了系统蒸发率与充满率的关系曲线,并分析了系统中环境温度和压力对蒸发率的影响规律。     

低温非热平衡圆柱温度分布特性的数值分析与实验

为研究复杂传热条件下,低温非热平衡圆柱表面温度分布特性及相关控制手段,本文以单纯顶部送风为基础,建立了附加局部送风、附加辐射屏两种传热条件下的非热平衡圆柱体的传热模型,通过数值模拟方法分析了该柱体的径向温度梯度、体温度不均匀度、面温度不均匀度等温度特性,并通过实验验证了数值模拟结果的准确性。在此基础上定量分析了不同传热方式和运行参数对温度特性的影响规律,从传热方式、结构设计、运行参数三个角度,提供了控制柱体温度特性的方案。结果发现:相比于只有单纯顶部送风,设置局部喷口送风可使柱体平均温度的降幅提升5.1％,柱体温度不均匀度降幅提升38.3％,同时降低了柱体面温度不均匀度,并将柱体温度梯度控制在近导热面侧;附加低温辐射屏后,对流和辐射的耦合传热可使柱体平均温度降幅减少23％,柱体温度不均匀度降幅提升57.5％,同时降低了柱体面温度不均匀度。     

深冷处理改善高速钢性能及其机理研究

深冷处理是一种有效的热处理工艺方法,通过深冷处理后,能够比较显著地改善材料的力学性能和较大幅度地提高工件的使用寿命。深冷处理工艺在金属材料领域的应用已经越来越广泛。研究表明,深冷处理不仅可以使残余奥氏体减少,而且还可以细化马氏体孪晶,促使纳米级碳化物的析出,并附着在马氏体孪晶带上。深冷处理不仅可以提高材料的硬度,也能够使材料的韧性略有增加。经过深冷处理,能够有效促使残留奥氏体向马氏体转变,并且析出超微细碳化物,可以获得比较好的综合力学性能,显著提高高速钢刀具的使用寿命。本文介绍了深冷处理工艺的特点和它的发展情况,阐述了深冷处理工艺对高速钢材料的影响,并展望了深冷处理工艺的发展前景。