液氢容器内外容器间支撑结构的受力及漏热计算分析
2022-06-21妙丛张振扬解辉张震
机械工程师 2022年6期
关键词:结构
妙丛,张振扬,解辉,张震
(北京航天试验技术研究所,北京 100074)
0 引言
如何延长存储时间,如何减小漏热量,并降低低温液体静态日蒸发率?这些是低温液体容器研发永远逃避不了的问题。相比于其它低温液体,液氢的饱和温度更低,更容易汽化,更不易被保存。由于氢气具有易燃易爆的特性,从1896年第一个液氢生产装置诞生以来,全球所产液氢基本都被用在军事领域,尤其是用在液氢-液氧发动机火箭上,少数用在了科研领域,但仅限于实验室使用,在民用领域基本没有相关报道[1]。随着近年来碳达峰、碳中和的呼吁声越来越强烈,国家也相应制定了“3060目标”。氢能作为清洁能源因此获得越来越多的重视,然而其高昂的制取成本注定了其将在曲折中发展[2]。
液氢在军事领域的应用有着用时生产、短时存储的特点,所以早期研发的液氢容器并没有特别考虑漏热的问题,也不会存在大量蒸发浪费的情况,但液氢在民用领域的应用则截然不同,它需要像汽油或者柴油那样存储起来随时备用。本文从降低液氢存储成本角度,介绍了一种典型的内外容器间支撑结构,对该支撑结构进行了结构强度及漏热量计算分析,并通过有限元分析软件对计算结果进行了仿真计算校核,结合仿真结果对结构进行了合理化调整,结果表明调整后的支撑结构强度满足使用需求,且漏热量和液氢静态日蒸发量较小,适宜液氢储存,可以有效降低液氢存储成本[3]。……
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