压力容器低温低应力工况原理及其温度调整准则研究

低温压力容器是工业生产过程中的重要设备，而低温低应力工况是压力容器在低温领域中的一项重要保障措施，由于我国压力容器的规范低应力工况为欧盟规范标准，因此部分工程应用将会受到限制。基于此，本文首先阐述了低温低应力的压力容器相关概述及其判断条件，然后详细分析了其温度调整准则，由此建立起以ASMEⅧ-1、ASMEⅧ-2与EN 13445的低应力工况温度调整曲线，最后得出结论，基于温度调整值的全新温度调整曲线能够更好地应用于低温压力容器。     

压力容器低温低应力工况原理及其温度调整准则研究

低温低应力工况是压力容器用碳钢低合金钢在低温领域应用的重要保障,我国压力容器规范低应力工况仅为欧美规范的特例,其工程应用受限。分析了ASMEⅧ与EN 13445中低应力工况温度调整曲线理论背景,研究了板厚与强度对温度调整值的影响规律。在此基础上,建立基于主曲线法的低应力工况温度调整准则,发现压力容器规范缺乏科学合理的最低设计温度确定方法是限制我国压力容器用钢在低温下服役的根本原因。     

温度变化对自准直仪机械结构的影响

一种实验室环境下使用的自准直仪,使用温度为实验室温度(20±5)℃。实验室环境相对稳定,无冲击、振动、污染等因素的影响,但环境温度变化范围较大,为±5℃,因此有必要通过温度变化对光机结构的影响来分析机械结构的设计。通过计算确定了间隙量需求,分析了温度变化对系统的影响及产生的径向应力,结果表明在实验室环境下产生的温度变化不会对透镜产生径向挤压。     

制冷设备、压缩机和空分设备用压力容器设计、制造执行现行规范标准的暂行处理意见

一、设计 1.制冷设备的设计参数制冷设备中的压力容器,其高压侧,设计温度按标准工况0～50℃,最高工作压力按50℃时饱和蒸汽压力; 低压侧,设计温度按标准工况-15～+40℃,最高工作压力按40℃时饱和蒸汽压力。 2.空调设备的设计参数     

空间摄像机热控系统设计

根据摄像机所处空间环境和结构特点,设计它的热控系统,同时进行了热平衡试验来验证热设计的合理性.首先,总结了摄像机热设计的准则,分析了摄像机所处的空间热环境.然后,对摄像机的各个部分进行了热设计;采用被动热控措施进行热隔离和热疏导,充分利用了摄像机所搭载的卫星平台的热容;采用主动热控措施将温度控制在热控指标范围之内.最后,根据摄像机的热环境和各种工作模式设计了4种极端试验工况,并进行了热平衡试验.试验结果表明,摄像机在存储工况时,其温度与安装面温度相差3℃左右,满足存储温度指标要求;低温工况和高温工况时,其整机温度为-3.1℃和45.7℃,镜头温度为-4.5℃和46.8℃,均满足热控指标要求.试验结果证实设计的空间摄像机热控系统合理可行.     

低温对受电弓气动性能的影响

为研究低温对受电弓气动力和气动噪声的影响,基于三维可压缩黏性流体模型对速度200 km/h、300 km/h 和400 km/h,温度-50℃、-20℃和15℃条件下受电弓周围流场进行数值模拟,并应用Ffowcs-Williams/Hawkings(FW-H)方程计算受电弓远场气动噪声.在此基础上分析了受电弓气动力和气动噪声随温度的变化规律以及气体压缩性的影响.研究结果表明,随着温度降低,受电弓所受压差阻力和黏性阻力均增大.环境温度由15℃降至-20℃和-50℃时,总的气动阻力增幅分别为14％和30％.速度越高,温度对气动阻力的影响越显著.在低温环境下,受电弓顶部部件气动升力波动更加剧烈,对受流质量有不利影响.低温导致受电弓表面脉动压力幅值增大且波动更加剧烈从而使远场气动噪声增大.在400 km/h 速度下,环境温度由15℃降至-20℃和-50℃时,距受电弓7.5 m 的水平半圆上的测点声压级分别平均增大约1.4 dB 和3.2 dB,但不同温度下的气动噪声频谱特征相似.不同速度下温度降低引起的气动噪声声压级增长量相差较小.环境温度变化导致的空气密度变化是影响不同温度下受电弓气动力和气动噪声的主要因素.在上述计算条件下,使用不可压缩模型计算受电弓气动力和气动噪声声压级也可以获得较为精确的结果.     

基于ANSYS的纤维改性压力容器的耦合应力分析和结构优化设计

为了满足天然纤维改性处理系统的特殊要求,以实际工程为例,运用Solidworks三维软件对天然纤维改性压力容器进行了参数化设计并建立方针分析模型,采用ANSYS分析软件对压力容器进行压力应力-热应力耦合分析和结构改进设计.获得了可靠、精确的分析结果,通过对仿真数据的分析,对天然纤维改性压力容器应力集中处增加容器壁厚和在罐体内添加加强圈,使得压力容器的最大应力和最大变形量满足设计要求,使材料得到了有效利用,满足了系统的使用要求.     

双蒸发管组冷风机重力再循环供液的试验研究

针对以往重力再循环供液制冷系统的气液分离器放置冷库外部造成冷量损失的问题,设计了带有双蒸发管组冷风机且气液分离器放置内部的重力再循环制冷系统并与直接膨胀制冷系统进行了对比试验,研究不同库温和不同冷凝温度对两种制冷系统的制冷量,压缩机功率等参数影响。结果表明,重力再循环采用双蒸发管组冷风机后,在库温-20,-25,-30℃工况下,相对于直接膨胀制冷系统的性能系数增加8.81%,9.27%和10.51%,在冷凝温度20,30,35℃工况下,相对于直接膨胀式制冷系统的性能系数增加5%～10%,因此带有双蒸发管组冷风机的重力再循环在低温下运行更具有优势。     

快开门式低温压力容器的设计及制造

介绍快开门式低温压力容器的设计与制造。分析了设计的理论根据、计算方法及优越性等,并对低温工况下的疲劳高压设备进行设计时,在材料选取、制造工艺等方面所应注意的问题进行了论述。     

低温强热型空气源热泵热水器试验研究

采用中间喷射的涡旋热泵热水器专用压缩机及带经济器的系统设计,构成低温喷气增焓热泵热水器试验系统。试验结果表明:该系统能在-20~43℃环境下正常运行,制取65℃较高温度的热水。系统在环境温度高于20℃,且最高出水温度达到65℃时,能效比(COP)在3.4以上;在-15℃环境温度下COP依然能够保持在2.0以上;在-7℃~7℃段制热能力比目前常规热泵系统提高21%~28.9%。有效地扩大了(非二氧化碳)热泵系统的气候适应范围。     

法布里-珀罗光纤温度传感器的理论模型与仿真

设计了一种新型F-P(Fabry-Perot)干涉腔式温度传感器,具有高灵敏度、电绝缘性及抗电磁干扰等优点,能够胜任极端恶劣环境下的温度测量。采用腔内端面的反射光数学模型,并考虑输出光功率的线性度,对F-P传感腔初始腔长H、光纤端面反射率r的选取进行了优化设计与分析。应用有限元分析软件ANSYS对传感器的理论模型进行仿真与验证,模拟结果显示,当待测温度的变化范围为0~100℃时,干涉腔腔长随温度近似于线性变化,相应的理论灵敏度为1.636 nm/℃,精度为±0.2℃。     

基于ANSYS大型球顶拼装罐体的设计

基于ANSYS软件对罐体进行工程仿真分析,模拟不同情况下的大型罐体的实际状态,通过对罐体工程整体的环境受力状况、罐顶部分环境载荷产生变形情况、罐壁部分在安全系数范围内板材选用合理性的分析,以及最底层螺钉极限受力的承力值的设计,可以直观和科学完善罐体产品的研发,完成成本最优安全可靠的罐体工程。     

补强圈与壳体接触特性的有限元分析

采用ANSYS软件的非线性分析方法,模拟分析了补强圈与壳体之间的接触行为。以一个水冷磁体容器开孔补强设计为例,分析补强圈与壳体在不同内压下,接触间隙对接触应力与最大应力的影响;同时采用间接的热-结构耦合分析方法,分析了接触间隙对热应力的影响,并对不同温度下,接触间隙对热应力的影响进行了探讨。     

基于ABAQUS的变截面橡胶密封条热应力与密封性分析

研究用于发动机油气分离器的乙烯丙烯酸酯橡胶密封胶条在不同温度下的强度和密封性能。借助于大型有限元分析软件ABAQUS建立橡胶密封胶条与配合壳体的有限元模型,采用Mooney-Rivlin模型,对不同温度下的密封胶条进行热应力计算分析,得到橡胶密封胶条在不同温度下的Von Mises应力、压缩率、接触应力和接触宽度。结果表明:随着温度的升高,密封胶条的Von Mises应力和密封胶条与壳体连续接触面上的接触应力逐渐增加,接触宽度基本不变,密封条的压缩率逐渐减小;密封胶条的Von Mises应力远小于橡胶材料的拉伸强度,满足强度要求;密封胶条连续接触面上的接触应力始终大于油气分离器的工作压力且接触宽度符合要求,橡胶密封胶条满足密封条件。     

高压容器泄漏中发生的焦耳-汤姆逊效应研究

压缩天然气的海上运输技术由于其经济效益而即将走向商业化。在运输船上的压强高达25 MPa的压力容器是其设计的重点。破前漏准则是维护压力容器完整性的一个重要方法。然而,在压力容器泄漏中发生的焦耳-汤姆逊效应所导致的裂纹周围金属温度的降温可能会影响到破前漏准则的有效性。对在压力容器的泄漏中发生的焦耳-汤姆逊效应做了相关的试验研究。因氩气不易燃烧且具有与甲烷相似的焦耳-汤姆逊系数而被选作试验气体。设计一个全新的用于压力容器泄漏试验的焦耳-汤姆逊测试系统。根据美国机械工程师学会(American Society of Mechanical Engineers,ASME)锅炉和压力容器规范设计和加工一个试验用的压力容器。采用液氮断裂方法在一块测试板上制作一个与自然裂纹相似的贯穿裂纹。在30℃的环境温度和9.1 MPa的最大内部压强下,测试板外表面沿裂纹方向测得的最低温度是12.5℃,沿裂纹对角线方向测得的最低温度是7.9℃,裂纹出口处得到的氩气的温度是-9.2℃;测试板内表面沿裂纹方向测得的最低温度是15℃,容器内部裂纹附近测得的氩气的温度是-7.1℃。试验结果表明,在整个测试过程中,测试板内外表面的温度沿裂纹不同方向的变化趋势基本上一致。     

防爆柴油机油腔喷射特性试验研究

防爆柴油机在高瓦斯、低通风效率的工作环境下具有较强的适应能力，是工业生产中重要的内燃机设备。根据喷油动量方程建立油腔喷射模型，引入喷油效率参数，通过试验方法得出不同喷嘴孔与进油口间距下的捕捉率。试验中设定油压范围0.25~0.45 MPa，喷油温度范围60~90 ℃，采用单因素试验法得出临界孔口间距随温度、压力的变化规律。试验结果表明，随着喷油压力或喷油温度的增大，油喷扩散角增大，临界孔口间距减小，油束发散性更为显著，为防爆柴油机的结构优化设计提供了重要依据。     

基于Workbench的碟式分离机转鼓应力等效线性化分析

根据压力容器分析设计标准和分类准则,结合碟式分离机转鼓应力分布特点,对碟式分离机转鼓的应力分类和强度评定问题进行讨论。本文简略介绍了应力等效线性化的基本原理以及应力分类线选择等问题。通过Workbench有限元分析软件对碟式分离机转鼓进行应力等效线性化分析,对各条路径上分离出来一次总体薄膜应力、一次弯曲应力和一次薄膜应力+一次弯曲应力按照对应的失效准则进行校核,得出碟式分离机转鼓在正常工况下运行是安全可靠的。计算得出的转鼓各部件最小安全系数为结构进一步优化提供了理论依据。     

基于ANSYS深海极端环境大型生物培养釜的结构优化

针对深海极端环境大型生物培养釜的高压大容积,并要求快速开启的特点,提出了一种新型开启结构。首先采用传统的数值设计方法对培养釜进行初步设计,然后结合机械优化设计方法,采用ANSYS软件中提供的一阶优化方法对该培养釜进行应力分析和结构优化设计,得到了合理的结构设计参数。优化结果表明,在培养釜重量减少约7.75%的基础上,应力分布更加均匀合理,优化效果明显。     

铁路运输罐形容器的静强度分析

利用有限元ANSYS软件对铁路运输罐形容器进行了静强度分析,同时按传统压力容器的设计计算方法,进行了经验计算。两者相比较,突出了有限元方法的优点,即适应性强,便于得出罐体任意位置的应力和应变。最后,根据计算结果总结出了对改进设计具有较大参考价值的结论。     

大型储罐屈曲失效及修复的有限元模拟

结合工程中一个真实储罐吸瘪及修复的案例，利用ANSYS软件，首先采用非线性有限元法分析薄壁储罐由温差等原因引起的弹塑性屈曲，比较数值分析的结果与真实情况的异同；继而探讨储罐的修复问题，模拟用水静压法修复后的应力状态，检验其修复后是否能继续投入使用。