樊军康

摘要：随着经济的发展和信息技术的进步，低温绝热技术在我国各个领域都取得了广泛的应用，尤其在航天、科研、新能源的开发以及在环保等领域的贡献尤为巨大。在工业生产过程中常见的低温绝热压力容器正是低温技术在工业领域的成功应用。同时，为了规范低温绝热压力容器的制造、管理和使用，国家低温容器质量监督管理部门已经制定了相关的管理条例，同时，也规范了低温绝热压力容器吊带的设计方案和技术水平，促进了低温绝热压力容器的安全生产和运行，同时，为了进一步促进低温绝热压力容器的发展和应用，本文将主要阐述低温绝热压力容器的结构特征，以及低温绝热压力容器吊带的设计。

关键词：低温绝热压力容器;吊带设计

引言

随着国民经济经济的迅速发展和低温技术的不断提高，人们对低温绝热压力容器的附加值也寄予厚望，为了能够使低温绝热技术更广泛的应用在生产生活中，就要不断提高研究和探索精神，通过技术的更新和调整，生产出更具有实用价值的低温绝热压力容器，同时，要提高低温绝热压力容器的吊带设计水平，从而促进低温技术和低温绝热压力容器在我国的发展与应用。

1.低温绝热压力容器

低温绝热压力容器也被称之为低温液体容器、低温液体储槽、低温液体槽车等，主要被用于储存和运输低温液体，如液氮、液氧等。随着经济的发展和低温技术的不断开发和应用，致使低温绝热压力容器在各领域的制造和应用规模也逐渐扩大。与此同时，由于空气分离设备具有大型化的特点，工业气体也朝着集约化的方向发展，各类低温液体和气体的成本不断降低，但是，各类低温液体和气体的产量却不断提高，这也在一定程度上促进了低温气体和各种气体用量的增加以及低温绝热压力容器应用领域的不断拓展。从而促进了低温绝热压力容器的生产和开发，同时，也激发了人们对低温绝热压力容器吊带的设计欲望和设计研究。

低温绝热压力容器与传统的高压钢瓶气体储运方式相比，前者具有一定的先进性和技术性，同时，低温绝热压力容器相比于传统的储运方式更具安全性和时效性，并且，低温绝热压力容器的储运效率相对较高，同时，还能节约一定的人力和物力，在减轻劳动强度的同时降低运输成本和经济投入，总之，低温绝热压力容器的合理使用能够有效的提高工业生产的效率，从而促进企业的发展和国民经济的提高。

如果用低温绝热压力容器运输一吨的液化气体，液化气体加上容器重量可以将总重量控制在三吨以下，但是如果用高压钢瓶运输一吨的气体，需要承担附加运输十吨左右的钢材，也就是说气体加上钢材的重量一共在十一二吨左右，结果显而易见，同时，使用低温绝热压力容器不仅在运输重量上占有绝对的优势，在搬运方面也有显著的优点，首先，使用低温绝热压力容器不需要人为搬运，只需要利用容器上的各种操作阀门和管道就可以安全方便的使用低温液体和气体，便于操作和使用，从而能够有效缓解工作人员的工作压力。基于此，低温绝热压力容器的制造行业迅猛发展，低温绝热压力容器的发展是现代工业技术革命的开端[1]。

2.低温绝热压力容器的结构特点

2.1低温性

低温性是低温绝热压力容器的主要特点之一。低温液体主要有以下几个特征，首先，低温液体的沸点极低，大约是从零下100到200度左右。同时，汽化潜热小，低温液体极容易汽化蒸发。其三，汽化产生的气体是相同重量液所产生气体的数百倍甚至上千倍，与此同时，还有一些低温气体是属于易燃易爆的，如液化天然气和液氢，还有一些有毒气体和窒息气体，如液氟和液氮等。所以针对低温气体的这几种特性，制造低温绝热压力容器的首要前提是其低温容器材料的低温韧性要好，尤其是接触低温气体的容器內壳、管路、阀门等都要具有良好的低温韧性和强度，以免发生冷脆的现象。其次，低温绝热压力容器的绝热性也是必须要考虑的因素之一，因为如果一点热量传入低温绝热压力容器内部，就会导致低温液体大量的汽化蒸发，同时，压力会迅速升高，进而导致直接的经济损失和安全隐患。因此，使用者要充分了解低温液体的性质以及低温容器的结构和运作流程，从而帮助使用者正确的使用低温容器，提高安全系数的同时，避免经济损失。

2.2绝热性好

低温容器与一般压力容器的最大差别就是其绝热性好，一般的低温容器都是单层的，承压相对较高，但是，低温绝热压力容器是双层的，夹层为真空绝热。按照低温绝热压力容器的绝热结构来划分，可以主要将其分为真空绝热和非真空绝热两种类型，真空绝热的一般是采用密封双层金属壁，并把内金属壁做成真空绝热体，目前较为常见的有真空粉末绝热、高真空多层绝热、真空纤维绝热、高真空绝热、高真空多层绝热、高真空微球绝热等，真空绝热在制造绝热体所采用的材料主要是能起到隔热作用的类型，如玻璃、陶瓷、植物纤维等纤维类的材料，还有如硅藻土等粉末类的材料等[2]。非真空绝热是指在低温容器筒外包覆一定厚度的绝热材料，或者在内外壳之间装填绝热材料，从而起到绝热储运低温液体的目的，但是其效果相对一般，所以使用的不是很多。就目前来看，高空多层绝热或真空纤维绝热使用的较多，是比较适用的运输型低温容器，目前我国正大量制造和生产这一类的低温绝热压力容器。

3.低温绝热压力容器吊带的设计

为了承受容器自身的质量以及储存气体质量所产生的重力载荷，需要在内外容器之间组焊若干条吊带帮助低温绝热压力容器承担一部分质量，同时，吊带对内容器和管道也能起到一定的附加约束作用，当低温绝热压力容器充装低温液体后，吊带和内容器以及管道会受冷收缩，从而在吊带、内容器以及管道之间产生热载荷。所以，要充分利用吊带的作用，提出吊带设计的相关方案。

3.1设计计算

3.1.1吊带重力

与管道相比，内筒体的刚度可视为无穷大，因此，内筒体组件的刚度就相当于管道的刚度，如果有三根吊带，那么吊带所能承载的重量就会大大增加，从而起到相应的缓解低温绝热压力容器压力的作用。

3.1.2吊带热载荷

吊带上端至容器下端的轴向长度主要由两部分组成，低温液体进入容器后，由于温度会有不同程度的下降，吊带上端至容器下端之间的构件也会有一定的收缩，并且轴向收缩量也会有所变化。同时，吊带的总载荷和容器的总载荷都应被计算出来，使吊带的设计具有一定的科学性和实用性。

3.2计算实例

《低温绝热压力容器》中有相关的规定，对于由内容器引出的通过夹层的管路，应该充分考虑到在内外容器制造和使用过程中因温度变化而引起的温差应力，在必要时，为了容器使用的安全性，要有合适的温度补偿结构。由此，设计者应适当降低管道的刚度，当管道的刚度除以吊带的刚度所得结果小于0.1时，就认为可以不计算管道的刚度。由于管道的刚度很难准确的计算出来，所以，除了可以通过试验测定以外，一般是通过将管道设计成柔性的，从而提高吊带的安全系数。通过相关的计算可说明了管道的刚度对于吊带载荷的影响是不容忽视的，同时，管道的刚度对于吊带的载荷也起着至关重要的作用[3]。

3.3制度保障

低温绝热压力容器所涉及的技术相对较多，其中低温绝热压力容器的吊带设计就是其中的一项，由于低温绝热压力容器属于一种技术密集型产品，所以对生产技术的要求相对较高，但是，在使用低温绝热压力容器过程中，还存在着诸多问题，当然，由吊带设计失误出现的问题也不在少数，所以，要严格规范和管理低温绝热压力容器的生产技术和技術研发，完善现有的管理制度和法规，为产品的研发和使用提供安全性保障。通过调整吊带的刚度，使管道的刚度除以吊带的刚度所得结果小于0.1，确保生产和设计的安全性。

近年来，国家主管部门已经采取了一些相关的政策，在低温绝热压力容器的质量管理和吊带设计中起到了良好的作用，制度的保障和监管是我国低温绝热压力容器发展的重要保障，同时也为其发展和吊带的设计提供了一个良好的环境和开端。

4.结语

近年来，随着各领域对低温绝热压力容器吊带设计的研究，充分发挥了低温绝热压力容器的作用，不仅提高了其安全方面的性能，在工业生产和运输低温气体的过程中，也起到了显著的作用，同时，由于相关规定的陆续出台，也进一步规范了各行各业对低温绝热压力容器的使用和生产，在提高低温绝热压力容器工作效率的同时，也提高了其应用的技术性和先进性，尤其是对低温绝热压力容器吊带的设计和研究，更是为低温绝热压力容器的使用提供了安全和技术保障，同时也推动了低温技术的发展和我国国民经济水平的提高和进步。

参考文献：

[1]黄宏，王丽红，陈联，葛瑞宏，孙冬花.低温绝热压力容器检漏系统分析[J].真空与低温，2010，03：160-164.

[2]夏立荣，陈克，赵勇.低温绝热压力容器定期检验技术的分析与研究[A].中国制冷学会低温第一专业委员会、中国航天低温专业信息网.第八届全国低温工程大会暨中国航天低温专业信息网2007年度学术交流会论文集[C].中国制冷学会低温第一专业委员会、中国航天低温专业信息网：2013，，04：125-126.

[3]施昱，李业勤.立式低温液体储罐吊带设计[J].石油化工设备，2011，06：37-39.