新型氧化钯在高真空多层绝热设备中不同数量级真空度下吸氢特性实验研究

氧化钯被公认为性能优良的吸氢剂之一.常应用于高真空多层绝热设备中维持真空.本文通过搭建实验台系统地研究新型氧化钯在不同数量级的真空度下吸氢性能、吸附速率、吸氢效率、吸附量以及平衡压强之间的关系.实验结果表明新型氧化钯最优维持的真空度为0.016 Pa,饱和吸附量为197.238 mL/g,吸附系数为60.473.并通过...     

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。     

钢制内胆环缠绕气瓶壁厚设计方法对比分析

由于相关钢制内胆环缠绕气瓶设计制造标准中未明确指定内胆壁厚的设计公式,使得市面上同样规格的环缠绕气瓶内胆壁厚和自紧压力等参数存在一定差异,给监管工作带来不便。首先全面总结了环缠绕气瓶钢制内胆的设计方法,然后根据设计结果建立有限元分析模型,对比分析了不同标准体系设计的气瓶内胆壁厚的差异,以及由于壁厚差异而引起的纤维应力比和自紧压力的变化。结果表明,GB 5099相比于其他两种标准体系内胆设计壁厚偏大,相差约4.35%~6.0%;导致相应的环缠绕气瓶纤维应力比相差3.5%~30.8%,自紧压力的合理范围也存在差异。     

CNG-2型气瓶的数值模拟方法对比

针对数值模拟时CNG-2型气瓶常用的两种模型——轴对称模型和三维壳单元模型存在的争议,对两种模型进行了详细的对比,并讨论了纤维缠绕角度对其结构的影响,得到以下结论:由于CNG-2型气瓶纤维缠绕角接近90°,轴对称模型和三维壳单元模型的应力分布基本相同;壳单元理论上的缺陷导致三维壳单元模型纤维层的径向应力为0,是两种模型结果存在差别的主要原因;对纤维缠绕角接近90°的CNG-2型气瓶进行应力分析时,轴对称模型可以代替三维壳单元模型,且计算工作量较小;当纤维缠绕角不为90°时,两种模型间的误差随缠绕角变化,且当缠绕角在90°~70°之间时,误差在5%以内,在工程允许范围内仍可使用轴对称模型进行应力分析。相关结论可为CNG-2型气瓶数值分析工作提供有益的指导。     

T700碳纤维增强树脂复合材料气瓶封头非测地线缠绕强度

利用微分几何理论和四阶龙格库塔法求解气瓶封头上T700碳纤维增强树脂复合材料（CFRP）非测地线缠绕角微分方程,得到稳定的非测地线缠绕轨迹;利用有限元仿真软件建立T700 CFRP缠绕气瓶有限元模型,分析不同非测地线轨迹对工作压力（30 MPa）下T700 CFRP缠绕气瓶强度的影响,并采用渐进损伤模型分析爆破压力的变化规律。对于封头高h=50 mm的T700 CFRP缠绕气瓶,滑线系数为0.2时承载能力最强,比T700 CFRP测地线缠绕气瓶提高了7 MPa,约为6.4%;对于封头高h=160 mm的T700 CFRP气瓶,滑线系数为0.2时承载能力最强,比T700 CFRP测地线缠绕气瓶提高了6 MPa,约为11.5%。结果表明,优化设计得到的缠绕线型既能满足缠绕工艺的基本要求,又提高了T700 CFRP缠绕气瓶的结构力学性能,可为实际缠绕工艺提供参考。      

除氢材料在高真空多层绝热设备中维持高真空行为研究

高真空多层绝热低温设备夹层内的绝热材料及金属材料会向真空夹层内释放出氢气,导致绝热真空恶化,严重影响设备的绝热性能.本工作搭建了吸氢材料吸气性能测试实验装置,通过测量已知夹层体积内真空度随时间的变化,对比分析了 Ag-Z型银吸气剂和高效催化除氢剂(ECG)的吸气性能,并获得了两种吸氢材料的吸附等温曲线.研究表明,两种吸氢材料的吸附过程均符合BDDT理论中的第一种类型,即Lang-muir 吸附.本实验采用定容法测得Ag-Z型银吸气剂累计吸气量为63.084 mL/g,平均吸气速率为0.132 mL/(g·h).ECG累计吸气量为366.276 mL/g,平均吸气速率为1.353 mL/(g·h),分别是Ag-Z型银吸气剂的5.81倍和10.25倍.两组实验中平均吸气速率均随着加注氢气初始压力的升高而先增加后降低.两种除氢材料最大吸附速率均发生在第一次加氢初始阶段,平衡压力均随加注氢气的初始压力增大而升高.实验结果为两类吸氢材料在低温设备储运行业的应用提供了依据.     

扁长型车载LNG气瓶设计及应力分析

为了提高汽车的空间利用率,基于异形容器设计原则,设计一种新型扁长型车载LNG气瓶,并进行受力分析。首先,利用压力容器试算法,确定LNG气瓶各关键尺寸;然后,利用非线性屈曲和应力分析,从结构稳定性和强度角度进行优化,优化后的结果显示气瓶最大应力减小了45.2%;最后,采用应力线性化对气瓶受力进行分析,发现定义6个关键路径能满足强度限制标准。