全复合材料车用天然气气瓶使用寿命的计算与分析

本文在系统地研究了一些使用因素对某型车用天然气气瓶强度影响的基础上,利用损伤理论进行了全复合材料车用天然气气瓶使用寿命的计算与分析.首先系统地阐述了基于疲劳损伤理论的气瓶寿命的计算方法;再根据车用全复合材料天然气气瓶在使用过程中的一些因素对气瓶强度的影响进行了探讨;最后在某型车用气瓶强度分析的基础上依据损伤理论以及计算方法给出了该型气瓶的使用寿命情况,同时也系统地分析了一些使用因素对气瓶寿命的影响.该计算方法与分析过程可以为车用天然气气瓶的安全使用以及检测提供理论基础和依据.     

复合材料天然气气瓶预紧压力的研究

本文针对铝内衬全缠绕复合材料天然气气瓶,应用ALGOR FEAS有限元分析系统进行了气瓶材料的弹塑性历程分析,设计了气瓶的预紧压力。采用轴对称的应力－应变关系对气瓶金属内衬、复合材料进行了应力分析,确定了气瓶的应力分布状态。研究表明,通过预紧压力设计,降低了铝内衬工作状态下的最大拉应力,实现了提高复合材料气瓶疲劳寿命的目的。     

自紧压力对全缠绕复合气瓶疲劳性能的影响

为了提高天然气汽车的续航里程,设计了30 MPa车用全缠绕压缩天然气气瓶。本文基于有限元软件平台下的复合材料分析模块,研究了不同的自紧压力对采用小角度螺旋缠绕、大角度螺旋缠绕加环向缠绕三种混合缠绕的全缠绕复合气瓶疲劳性能的影响,分析时采用SWT平均应力修正方程对交变应力幅进行了修正。结果表明:对气瓶进行自紧处理,基本不会改变内胆的交变应力幅,但是却可以降低其平均应力;在满足纤维应力比的前提下得出其最佳自紧压力为52 MPa,此时其疲劳循环次数约为15000次。     

浅谈车用压缩天然气气瓶的安全使用

随着传统能源资源日益紧张,能源问题成为摆在人们面前最为迫切的问题。天然气作为一种不可再生的化石能源,伴随科技水平日新月异,在化工、汽车、民用等领域应用的越来越多。在作为汽车能源方面,由于近年来燃油价格不断上涨,节能减排加强环保的呼声越来越高,而CNG(压缩天然气)以其节能、环保、安全等优势,作为汽车燃料得到了空前的推广应用。但是CNG汽车气瓶爆炸事故时有发生,对人民生命财产造成巨大伤害,本文对过去发生的一些车用气瓶事故原因进行总结,探讨保障车用气瓶安全使用的一些办法。     

CNG-2环向缠绕气瓶纤维缠绕残余预应力的优化设计

复合材料气瓶压力容器的纤维缠绕预应力对容器的性能有很大的影响,合理设计纤维预应力可提高复合材料容器的综合性能。借助ANSYS有限元软件,建立了带有纤维缠绕残余预应力的环向缠绕气瓶的有限元参数化模型。在模型中,将纤维缠绕层视为复合材料层合板。按照GB 24160—2009《车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶》的规定,并结合各工况下应力水平的要求建立数学模型,对环向缠绕气瓶的纤维缠绕残余预应力进行优化,得到纤维缠绕残余预应力的最优值,使内胆在工作压力下有较低的应力水平,提高了气瓶的可靠性。     

复合材料气瓶的特点及其应用

航天、航空和民用领域对复合材料气瓶需求量逐渐提高。本文介绍了复合材料气瓶的特点及结构形式,综述了航天、航空、天然气存储和运输、呼吸器领域复合材料气瓶的应用。     

金属内衬碳纤维全缠绕气瓶的有限元分析

本文通过有限元的分析方法,对具有铝合金内衬的碳纤维全缠绕复合材料气瓶的结构进行了剖析,建立了较为合理的复合材料气瓶有限元模型,对气瓶模型的基本建模分析过程进行了阐述和研究。采用ANSYS参数化编程语言(APDL)对复合材料气瓶进行参数化建模,参考美国制定的DOT-CFFC标准《铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的基本要求》,对公称工作压力、试验压力和最小爆破压力下的碳纤维缠绕铺层和铝合金内衬的各向应力分布进行了数值模拟和计算,并预测了复合材料气瓶的实际爆破压强。     

大型碳纤维复合材料气瓶在压缩天然气储运领域中的研制与应用进展

采用碳纤维缠绕成型技术制造的大型压缩天然气(CNG)气瓶,具有质量轻、强度高、疲劳强度好,耐腐蚀等特点,可以满足海洋油田天然气开发及天然气的陆上储运等领域的应用需求。本文综述了国际上大型碳纤维复合材料CNG气瓶的研制及应用现状,结合国内天然气开发及储运和国产碳纤维复合材料应用的现实,提出了研制大型CNG复合材料气瓶应突破的关键技术、标准规范以及成型装备等。     

复合材料CNG气瓶的结构设计与研究

介绍了复合材料压缩天然气(CNG)气瓶的国内外发展情况,对车用复合材料CNG气瓶的基本结构及主要制造工艺进行了研究,阐述了复合材料CNG气瓶的安全问题及发展趋势。     

充气速率对全复合材料车用天然气气瓶强度的影响

以某全复合材料车用天然气气瓶为研究对象,针对气瓶充气过程中几种常见的速率,研究了充气速率对含缺陷在役气瓶强度的影响.首先,在气瓶的几个典型部位设计了不同长度和深度的损伤来模拟在役气瓶的缺陷,并建立了数值模型.然后运用子模型法,在不同的充气速率下对各个损伤部位进行计算和分析.结果表明,随着充气速率的增加,气瓶的应变率增大,损伤附近的等效应力明显增大.分析结果为今后充气速率的选取提供了一定的依据,同时也为气瓶强度的检验提供了参考.     

车辆冷却系统腐蚀及常见影响因素分析

发动机是将某一种形式的能量转化为机械能的机器,是车辆动力的来源。程简单来说,就是通过燃烧气缸内的燃料,产生动能以推动活塞在气缸内做上下往复运动,进而带动曲柄旋转使车辆行驶。当发动机处于正常工作状态时,气缸内的气体高达2000℃。高温气体会使气缸内壁、活塞及缸盖等过热,导致发动机性能降低,甚至使发动机损坏。为了避免燃烧室周围的零部件过热,减少因零部件过热对发动机造成的不良影响,发动机设置有冷却系统。     

液氯钢瓶卸掉瓶阀后的氯气泄漏速率计算

针对氯碱化工生产过程中经常出现的液氯“死瓶”的处理,在理论上计算不同温度梯度下,钢瓶装液氯通过气相导管直接排放的泄漏速率,以指导实施带压直接更换瓶阀的操作。     

蜗壳式旋风分离器内部流场空间的涡分析

为了研究旋风分离器内部空间涡的特性,采用改进的RNG k-ε模型对单入口蜗壳式旋风分离器进行气相流场数值模拟。同时,引入Q判据识别涡的结构,并做出三维涡等值面,使空间涡的结构更加直观和具体;结果表明,利用Q判据做出的涡等值面在筒体上部区域等效直径较大,沿轴线向下,涡面等效直径逐渐减小,表明涡携带能量逐渐衰减;涡等值面并不是绕中心轴线呈规则圆周分布,而是扭曲的。在边壁处,因摩擦阻力存在,涡量急剧变小,涡的能量损失加剧。此外,涡核中心偏离几何中心的变化趋势,呈现先增大后逐渐减小直至较为平稳的过程,在此过程中,涡迅速发展,甚至破裂,产生动能损失。因此,提高涡结构的平衡,有利于改善旋流的不稳定性,降低能量损失,从而提高分离效率。     

带涡流管的新型加氢流程数值研究

加氢站对车载高压气瓶充注之前,需先对高压氢进行预冷,以防加氢过程的气体升温带来的车载气瓶的结构性损伤。提出了一种基于涡流管预冷的新型加氢流程,该流程采用涡流管取代了传统的预冷装置。并采用计算流体力学的方法对加氢流程中的关键部件涡流管开展了数值计算。计算结果表明,高压加氢流程工况下的涡流管同样具有能量分离效应。且随着加氢过程的进行,涡流管出口背压提高,能量分离效应减弱,即冷端降温减缓。该过程恰好与气瓶充气增压过程升温减缓相吻合。数值计算结果初步证明了该流程的可行性。     

HEAT DISSIPATION IN MICROELECTRONIC SYSTEMS USING PHASE CHANGE MATERIALS WITH NATURAL CONVECTION

The present study is an initial investigation of the use of phase change materials with natural convection for the dissipation of thermal energy in a model of an integrated circuit (IC) acting as a heat source. A 1.91cm diameter long copper cylinder filled with a phase change material (PCM), P-116 Sunoco wax, was used as the heat exchange structure.

The effectiveness of the PCM cylinder was found to be a strong function of the geometrical arrangement. With the cylinder of PCM positioned on top of the heating cartridge (which simulated the IC heat source), the gravitationally induced natural convection currents are shown to play a significant role in dissipating the heat generated by the cartridge. In an inverted position the effects of natural convection currents were not apparent. The effective thermal conductivity of the cylinder containing the melted wax was at least an order of magnitude higher when positioned above the heating cartridge than when positioned below. Pictures of the melting process were taken for three different experimental configurations, and these substantiate the existence of the natural convection currents in the melt.     

激光熔覆技术在高压压缩机压缩缸维修中的应用

高压往复式压缩机经过十年多使用后,在压缩缸进出口短接处出现了裂纹,裂纹最深处达3 mm,严重影响了安全生产。通过激光熔覆技术对出现裂纹的压缩缸进行了维修。与购买新的压缩缸相比,采用激光熔覆技术修复具有周期短、价格便宜等特点,完全能满足注气压缩机高效注气的要求。     

充装量及筒体长度对车载LNG气瓶共振频率影响的数值模拟分析

以大容积车载液化天然气(LNG)气瓶为研究对象,分析不同充装量和不同筒体长度下的各阶共振频率随这两个参数变化的规律。当筒体长度不变时,随着充装量的增加,气瓶共振频率逐渐减小,按照标准最大允许充装率90%时,气瓶一阶共振频率已减小到国标允许的40 Hz以下,使用时容易引起气瓶内胆轴向窜动引发失效。当充装率90%保持不变时,随着筒体长度的增加,气瓶共振频率也呈现减小的趋势,当筒体长度为原长的0.8倍时,气瓶共振频率便低于40 Hz,而且随着长度增加将进一步降低,产生共振可能性加大,不满足国家对车载气瓶共振频率的要求。上述研究说明,评价气瓶抗振性能时应考虑内部介质充装率的影响,建议采用最大充装率为90%的气瓶作为判定该类型气瓶共振频率是否达标的条件。另一方面,当采用增加筒体长度扩大盛液容积时要注意共振频率随筒体长度降低的问题,避免结构振动破坏。     

The viscosity of dimethyl silicone oil and the concentration of absorbed air

We studied the viscosity behavior of 500 cSt dimethyl silicone oil with considerable concentration of absorbed air. For this purpose, a Couette rheometer with a transparent rotating outer cylinder and a fixed inner cylinder was established, in which the ambient pressure is controlled by a piston–cylinder apparatus. Careful torque calibration and equilibrium examination for the air–silicone–oil mixture were carried out. In the range of ambient pressure from 1 to 5 atm, corresponding to the air molar fraction from 11 to 35%, it was found that viscosity of the silicone oil decreases monotonically as the air concentration increases. The viscosity variation can be explained by the Eyring's model in which the free energy of activation is modified to account for the nonideality of the air–silicone–oil mixture. The excess free energy used to fit the viscosity variation is approximately equal to that used in the Krichevsky–Ilinskaya equation, which accounts for the nonideal solubility of the air–silicone–oil solution. The activation energy in the Arrhenius equation for viscosity–temperature relationship is identified as the activation enthalpy. © 2011 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2011     

330MW供热机组低压缸近零出力热力性能分析

阐述了汽轮机低压缸切缸供热系统工作机理,结合某330MW空冷供热机组,应用Ebsilon软件搭建切缸供热改造前后机组变工况计算模型,基于热力学定律,对比分析改造前后机组能耗分布和供热能力。绘制了纯凝运行、抽汽供热和切缸供热工况能流图,获得机组在不同供热方式下能量流动方向和各部分损失变化。探讨影响机组调峰范围的因素,利用工况图分析低压缸近零出力改造后电热负荷特性及其调峰能力的变化。并结合电力辅助服务市场运营规则进行了调峰补偿收益核算。结果表明：较抽凝运行工况,案例机组完成低压缸近零出力改造后,最大供热能力增加37.1%;额定供热工况电负荷调节能力提高34.8%;发电标准煤耗率降低54.5g/(kW·h), 调峰能力增加的同时热经济性提高。本文从理论上,对低压缸近零出力改造技术的应用提供了定量依据和工程适用范围,为热电联产机组灵活性改造技术应用提供理论支撑。