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本文从安全使用、基本性能和结构优化三个方面,对大型液氢贮罐的关键技术进行了研究和计算。
1.介绍了低温贮罐的绝热技术,对液氢贮罐采用的真空多层绝热结构进行分析,从绝热材料、真空度、漏放气速率、吸附剂、热桥等方面对绝热性能的影响,探讨提高绝热性能的方法,并在方案设计中加以应用。确定了贮罐的流程、基本参数及主要结构的设计思路。
2.根据气体分子的传热、辐射传热、固体传热的基本理论和计算方法,分析真空多层绝热的理论,指出工程设计时的简化计算方法,并对液氢贮罐绝热性能的主要控制指标——日蒸发率进行理论计算。
3.确保容器安全使用的方法是设置超压泄放装置——安全阀和爆破片。对安全阀和爆破片的作用、结构特点、适用条件进行分析比较,确定液氢贮罐安全阀和爆破片的组合方式,并对选用的安全阀和爆破片进行计算,以保证容器的安全。
4.完成液氢自增压排放功能的主要部件是蒸发器。通过分析蒸发器的工作原理,确定设计思路和设计方法,并经计算确定蒸发器的换热面积。同时考虑液氢贮罐液体静压头小,蒸发器的结构设计应减小流阻,进行水力计算,以确保蒸发器能够正常工作。
5.为提高贮罐的性能,应用ANSYS有限元方法,对内外罐连接支撑进行结构分析和导热性能分析,并通过应力计算进行结构优化。