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真空绝热深冷压力容器结构、的设计及制造工艺要点简介
真空绝热深冷压力容器结构、设计及制造工艺要点简介
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一,真空绝热深冷压力容器
高真空多层绝热罐
一,真空绝热深冷压力容器深冷容器允许不设置人孔不设置人孔深冷容器允许不设置检查孔及人孔允许不设置深冷容器检查孔及人孔深冷不设置检查孔及人孔深冷容器不设置检查孔及人孔允许深冷容器设置检查孔人孔阻火器阻火器设计压力(P,单位MPa,表压)。储液量达时,介质产生的液柱静压力。液柱静压力按照介质标准下沸点时的状态进行计算。如果其值低于5%P时,可以忽略不计。
操作工况下,内容器支承处的反力。这种反力应由最大介质重量、内容器重量以及必要时的地震载荷共同决定。
内容器从环境温度冷却到操作温度过程中,内容器在支点处承受的温差载荷。
由于内容器、管道及外壳之间不同的热膨胀引起的管道反作用力。并分别考虑下列工况:
进液冷却过程:内容器热状态,管道系统冷状态,外壳热状态;
充装及卸料过程:内容器、管道系统均是冷状态,外壳热状态;
储存过程:内容器冷状态,管道系统热状态,外壳热状态。空罐承受的载荷:
空罐运输时容器支承至少承受下列惯性载荷:
运输方向2g加速度;
向上方向1g加速度;
向下方向1.7g2g加速度;
与运输方向垂直的水平方向至少1g加速度。
吊装时的载荷按照具体起吊工况确定。 内容器承受夹层空间施加的外压载荷其值取外壳防爆装置。
操作时压力急剧波动引起的冲击载荷。
液体冲击引起的作用力。内容器承受载荷
2.2.3、穿壁过渡接头与壳体焊缝、内伸边角倒钝,这是所有低温容器结构设计的通理;
2.2.4、一般不用外加强圈抵抗外压,一是外加强圈焊接量大、不利于控制焊接变形,再者外加强圈占用夹层空间、加大该空间内结构件装配难度,三则使冷热界面靠近、不利于绝热;
2.2.5、为简化结构、减少漏点、减少导热通道,如无腐蚀性检查必要,一般不设检查孔,为方便内件安装一般设工艺人孔。
需要设检查孔时,要充分考虑温度补偿,典型结构如图:
2.3、夹层真空建立前后耐压试验:
耐压试验目的是针对容器的设计运行载荷——以一定的超载系数考验容器结构的抗压强度、抗变形能力、接头密封性能。由于夹层真空建立前后内容器内容器内容器与外壳组装前,内容器的耐压试验压力按下列计算确定:
液压试验
b) 气压试验
式中:液压试验气压试验——试验压力,单位为兆帕(MPa);——设计压力,单位为兆帕(MPa)。
内容器与外壳组装完成,且形成真空夹层后,的耐压试验压力容器内容器形成真空夹层后真空真空
典型结构2:直管穿出时波纹管补偿:
3.3、抽真空流道的特殊考虑:
内容器外壁与外容器内壁构成密闭腔,真空绝热需要对此腔抽真空。抽真空是关键制作工艺之一。此腔中填满绝热材料,绝热材料的存在会加大抽真空难度,这就需要合理设置抽真空流道。为此一般采取将真空吸口延伸至绝热材料内部(甚至设置多个延伸吸口)的措施以降低流阻。
3.4、外壳防爆装置要点概述:
3.4.1、开启压力
开启压力应能够防止内容器失稳,且不超过0.5bar;
3.4.2、泄放面积
装置的泄放面积应不小于0.34mm2/L内容器容积,且任何情况下不必超过5000mm2。 这是国外成熟、公开研究成果。
即:A =340 V ,
A——爆破装置的排放面积,mm2;
V——内容器的几何容积,m3,
且Di=80足矣!
3.4.3、常态可靠密封
外壳防爆装置与真空腔连通,密封可靠关系到能否有效维持绝热所需真空度。
3.4.4、机械性安全
主要应考虑主动预防泄放起跳件或爆破件飞溅伤人。
四、内容器与外壳支承连接设计要点
4.1、解决连接件强度要求与热阻要求矛盾的种种措施简介
真空绝热深冷压力容器有载液内容器和与内容器外壁构成绝热真空腔(真空夹层)的外容器,内外容器之间需要支撑、连接。设计的支撑、连接件必须满足承载强度、刚度要求。满足承载强度、刚度要求需要结构件有足够的壁厚和尽可能短的长度。但内外容器之间温差大(一般内容器设计温度为-196℃,外容器设计温度为50℃),较大的壁厚和较短的长度导致结构件热阻小,从导致容器的隔热性能差。妥善处理该矛盾是真空绝热深冷压力容器结构设计的重要内容之一。
现将目前处理该矛盾的种种措施扼要介绍如下:
4.1.1、用柔性构件吊、拉内容器,使其悬置于外壳中心。比如吊带、压带、拉带组成支撑、连接系统。
其优点是:
柔性吊、拉构件只承拉力,故受力状态简单明确、易于计算掌握;柔性吊、拉构件可以充分利用夹层空间,加大构件长度,从而加
长热桥,且不比担心失稳。
其缺点是:
柔性吊、拉构件全截面承拉应力,安全系数不能低,且构件材料一般为不锈钢,设备自重大、成
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