液化二甲醚氣瓶的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn).doc

1、液化二甲醚氣瓶的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)2007-2-9分享到: QQ空間 新浪微博 開心網(wǎng) 人人網(wǎng) 摘要:二甲醚(Dimethyl ether DME）作為一種新的清潔燃料其性質(zhì)與液化石油氣(LPG）相似，液化后盛裝于鋼制氣瓶中，便于儲存、運輸和使用；介紹了液化二甲醚氣瓶標(biāo)準(zhǔn)（初稿）的主要內(nèi)容及二甲醚氣瓶的設(shè)計。 關(guān)鍵詞：二甲醚;氣瓶;設(shè)計；標(biāo)準(zhǔn)Abstract：The properties of Dimethl ether as new clean fuel is similar with liquefied petroleum gas。 The liquefied Dimethyl ether fil

2、l in cylinder，easy to store transport and use。 Introduce the content of the Liquefied Dimethyl Ether Cylinders draft and the devise of liquefied dimethyl ether。Keywords：dimethyl ether  cylinder  devise standard1、液化二甲醚氣瓶標(biāo)準(zhǔn)的由來    二甲醚(Dimethyl ether DME)是一種無色、易燃、易液化、無毒氣體，在常溫、常壓

3、下為氣體，壓力下為液體。作為一種新型清潔燃料，二甲醚燃燒熱值高，分子中含氧,燃燒性能良好，燃燒后無黑煙，CO、NO排量低;二甲醚組份單一，無殘液，燃燒廢氣無毒，符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn).液化二甲醚性質(zhì)與液化石油氣(LPG)相似,用承壓鋼制氣瓶盛裝,儲運安全，使用方便，可替代LPG作為瓶裝民用燃料，也可經(jīng)過改裝取代汽油作車用燃料,因此，二甲醚作為替代能源其使用前景受到廣泛關(guān)注。    由于液化二甲醚的飽和蒸氣壓低,儲運方式采用瓶裝或管道輸送是安全的，尤其是采用瓶裝更加經(jīng)濟實惠和方便靈活。由于目前尚未有液化二甲醚氣瓶標(biāo)準(zhǔn)和有專用的液化二甲醚氣瓶，在一些較早使用二甲醚的地方，出現(xiàn)了

4、用液化石油氣瓶來充裝液化二甲醚的情況，這是不可取的。因為液化二甲醚與液化石油氣畢竟是兩種不同性質(zhì)的液化氣體，如果兩種氣體混用于一種氣瓶，必然會給使用和安全管理帶來混亂。為了加強二甲醚的充裝、儲運和使用的規(guī)范管理，國家質(zhì)檢總局要求全國氣瓶標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會液化石油氣瓶標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)分委員會組織調(diào)研,根據(jù)氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程編制液化二甲醚氣瓶國家標(biāo)準(zhǔn)，并要求氣瓶在直徑、外形和顏色上與現(xiàn)在的液化石油氣氣瓶有所區(qū)別。2、氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程的有關(guān)規(guī)定    國家質(zhì)檢總局頒發(fā)的氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程是我國關(guān)于氣瓶管理的技術(shù)法規(guī),適用于正常環(huán)境溫度（4060）下使用的、公稱工作壓力為1.030MP

5、a、公稱容積0。43000L的各種氣體的氣瓶。規(guī)程是氣瓶安全的基本要求,氣瓶的設(shè)計、制造、充裝、運輸、儲存、經(jīng)銷、使用和檢驗等環(huán)節(jié)，均應(yīng)符合規(guī)程的規(guī)定.    規(guī)程規(guī)定：氣瓶的水壓試驗壓力一般為公稱工作壓力的1。5倍：氣瓶的公稱工作壓力,對于盛裝液化氣體的氣瓶,系指溫度為60時瓶內(nèi)氣體壓力的上限值。制造氣瓶的主體材料應(yīng)符合相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,還應(yīng)符合相關(guān)氣瓶產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對材料的要求。3、二甲醚的性質(zhì)    二甲醚，無色易燃、易液化、含氧氣體，燃燒時火焰略帶光亮。具有輕微的醚香味,具有隋性、無腐蝕性，無毒性,過量接觸會有輕微刺激和麻醉作用

6、.分子式（CH3）2O，結(jié)構(gòu)式CH3OCH3，摩爾質(zhì)量46.07，相對密度1。617（空氣=1)。熔點138.5，閃點-41，沸點-25.臨界壓力538kPa，臨界溫度128。8，臨界密度0.217g/ml?？諝庵斜O限3。4526.7（體積），汽化潛熱467kJ/kg(20時），低位發(fā)熱值28。9MJ/kg，理論空氣系數(shù)6。96.   3.1 二甲醚主要物理特性 本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，請勿用作商業(yè)用途個人收集整理，勿做商業(yè)用途表1 二甲醚主要物理特性溫度()飽和蒸汽壓（KPa)飽和液體密度（Kg/m3)飽和蒸汽密度(Kg/m3)15443.065662.808226。607

7、20515。400655。180198.05840897。315622.540113.293601458.004585。56969。9362701819。110564。85761。6046    說明：二甲醚主要物理特性由西安交通大學(xué)動力工程多相流國家重點實驗室提供。4 GB液化二甲醚氣瓶標(biāo)準(zhǔn)（初稿）簡介    標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了液化二甲醚氣瓶的型式、材料、設(shè)計、制造、試驗方法、檢驗規(guī)則、標(biāo)志、包裝、貯運和使用年限等要求。    4.0 前言    在標(biāo)準(zhǔn)前言中規(guī)定,按本標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、制

8、造的液化二甲醚氣瓶可作為民用氣瓶、工業(yè)用氣瓶和車用氣瓶.標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)車用氣瓶的技術(shù)要求用仿宋體字標(biāo)出。由于二甲醚氣體的性質(zhì)與液化石油氣相近，標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于焊接工藝評定、熱處理工藝評定等方法參照采用液化石油氣氣瓶的有關(guān)規(guī)定。   4.1 范圍    標(biāo)準(zhǔn)適用于在正常環(huán)境溫度（40+60)下使用的,水壓試驗壓力為2。25MPa，公稱容積不大于1000L,可重復(fù)盛裝液化二甲醚的鋼質(zhì)焊接氣瓶。    正常環(huán)境溫度（-40+60）是根據(jù)我國地理位置和冬夏氣溫所決定的。    公稱工作壓力在60時瓶內(nèi)二甲

9、醚的飽和蒸汽壓是1.458MPa，根據(jù)規(guī)程的規(guī)定,取二甲醚氣瓶的公稱工作壓力為1.5MPa。    水壓試驗壓力-根據(jù)規(guī)程的規(guī)定,水壓試驗壓力為公稱工作壓力的1。5倍,取二甲醚氣瓶的水壓試驗壓力為2。25MPa.    公稱容積不大于1000L公稱容積不大于1000L已可以滿足液化二甲醚氣瓶在不同情況下的使用要求。    可重復(fù)盛裝-根據(jù)設(shè)計計算，在正常使用條件下，氣瓶經(jīng)多次可重復(fù)盛裝不會發(fā)生塑性變形，因此液化二甲醚氣瓶可重復(fù)盛裝使用.    液化二甲醚-在正常溫度（20)下

10、，瓶內(nèi)二甲醚的飽和蒸汽壓為0。515MPa時，二甲醚已經(jīng)液化;液化后二甲醚的體積大大縮小,便于儲存和運輸。    鋼質(zhì)焊接氣瓶液化二甲醚氣瓶是一種移動式的壓力容器，用焊接氣瓶專用鋼材制造,可大大提高氣瓶承受的內(nèi)壓力和使用壽命；由于二甲醚氣瓶屬于低壓氣瓶,且結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，采用焊接工藝是較好的制造方法。   4。2 氣瓶的型式和基本參數(shù)    4。2.1 氣瓶型號的表示方法文檔為個人收集整理,來源于網(wǎng)絡(luò)個人收集整理，勿做商業(yè)用途    4.2.2 公稱容積和內(nèi)直徑  &

11、#160; 氣瓶公稱容積和內(nèi)直徑按表2規(guī)定。表2 公稱容積和內(nèi)直徑(推薦）公稱容積V(L）12211501514004018008011000內(nèi)直徑Di （mm) 60 80 100 120 150 180 200 250 200 230 250 280 294 314350 374 400 400 450500 600 500 600 800800 900     4.2。3 典型氣瓶型號和參數(shù)(見表3)表3 液化二甲醚氣瓶典型型號和參數(shù)（推薦)型號氣瓶內(nèi)直徑mm公稱容積L液化二甲醚最大充裝量kg封頭形狀系數(shù)護罩外徑mm底座外徑mmYJP3。5 1203.52。

12、0K=1.090120YJP920095.0K=1。0150150YJPl82501810。0K=1。0190180YJP272942715。0K=1.0190210YJP35.5 3143520。0K=1.0190240YJP453544525.0K=1。0230320YJP713747040.0K=1。0230320YJP713748850。0K=1。0230320YJP954009555。0K=1.0230320YJ0K=1.0320400YJP180450175100。0K=1。0380450YJP250500250145。0K=1.0420500YJP400

13、500350200.0K=1。0430500YJP500 500500290.0K=1.0430500YJP600600600340.0K=1。0520600YJP800800800460.0K=1。0680800YJPl000 9001000560。0K=1。0780900注1：按氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程的規(guī)定，二甲醚的充裝系數(shù)為0.58kg/L 注2: 其他型號和參數(shù)的氣瓶可按氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程的規(guī)定。     4.2.4 氣瓶結(jié)構(gòu)    1)氣瓶一般結(jié)構(gòu)（見圖1)     2） 二甲醚氣瓶結(jié)構(gòu)可以做

14、成臥式.    4。3 材料    氣瓶主體（指筒體、封頭等受壓元件）材料,除應(yīng)符合GB6653焊接氣瓶用鋼板外材料的化學(xué)成分還應(yīng)符合下列范圍:        碳C。 。 .。.。不大于0.18        硅Si.。 。 。不大于O。10        錳Mn.。 。 .。0。701。50%   

15、;     硫S.。 。 。.。.不大于0。020        磷P. 。 .。.。.不大于0。025        硫S+磷P .。 。 。不大于O。040    瓶體材料的力學(xué)性能應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；瓶體材料的屈強比(ReL/Rm)不得大于0。80倍。    4.4 設(shè)計    4。4.1 氣瓶的設(shè)計應(yīng)符合氣瓶安全監(jiān)察規(guī)

16、程、氣瓶安全監(jiān)察規(guī)定的規(guī)定。公稱容積小于40L(含40L)的氣瓶,瓶體由兩部分組成，只有一條環(huán)焊縫,采用縮口插入式裝配；公稱容積大于40L的氣瓶,瓶體由三部分組成，有兩條環(huán)焊縫和一條縱焊縫，封頭和簡體采用縮口插入式裝配.    4。4.2設(shè)計氣瓶瓶體壁厚時，材料的強度參數(shù)應(yīng)采用屈服強度ReL的下限。氣瓶封頭形狀應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形。    4。4.3氣瓶強度計算    氣瓶強度計算，標(biāo)準(zhǔn)采用第三強度理論公式。    標(biāo)準(zhǔn)對筒體計算壁厚、封頭曲面部分計算壁厚、剛度校核的計算公式作了詳

17、盡的規(guī)定.    標(biāo)準(zhǔn)在強度計算時采用等厚度原則，即氣瓶封頭和簡體的名義壁厚應(yīng)相等。確定名義壁厚應(yīng)考慮鋼板厚度負(fù)偏差和工藝減薄量。    4.5 制造    制造企業(yè)必須持有國家質(zhì)量檢驗檢疫總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局頒發(fā)的制造許可證。氣瓶制造企業(yè)應(yīng)有健全的質(zhì)量保證體系，并進行質(zhì)量控制。    標(biāo)準(zhǔn)對氣瓶的制造工藝作了詳盡的規(guī)定    4。6 試驗方法和檢驗規(guī)則    氣瓶制造過程中的檢驗方法有無損探傷（射線透照探傷、表面

18、探傷)、逐只檢驗（包括外觀檢驗、水壓試驗、氣密性試驗）、批量檢驗(包括力學(xué)性能試驗、水壓爆破試驗）、型式試驗,并對檢驗規(guī)則作了詳盡的規(guī)定。    4。7 標(biāo)志、涂敷    標(biāo)志 每只氣瓶應(yīng)有表示其唯一性標(biāo)識的電子標(biāo)簽；氣瓶應(yīng)粘有安全使用提示。    涂敷 鋼瓶表面應(yīng)印有“液化二甲醚”紅色字樣，其字體為6080mm高的仿宋體漢字.鋼瓶顏色應(yīng)淡蘭色。    4.8 鋼瓶的設(shè)計使用年限    按本標(biāo)準(zhǔn)制造的鋼瓶設(shè)計使用年限為8年,鋼瓶的設(shè)計使用年限應(yīng)壓

19、?。ɑ虼蛴。┰跉馄康淖o罩上.    4.9 附錄    標(biāo)準(zhǔn)有7個附錄：A(規(guī)范性附錄）二甲醚性質(zhì);B（資料性附錄）符號對照表；C（規(guī)范性附錄)氣瓶鋼印標(biāo)志；D（資料性附錄)產(chǎn)品合格證格式；E(資料性附錄)氣瓶使用說明書；F(資料性附錄)質(zhì)量說明書格式；G（規(guī)范性附錄)安全性能試驗（僅適用于車用鋼瓶）。5、設(shè)計舉例-YJP95液化二甲醚鋼瓶設(shè)計計算    5.1 設(shè)計依據(jù)    氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程    GB液化二甲醚鋼瓶(初稿） 

20、60;  GB6653焊接氣瓶用鋼板    GB709熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差    5.2 參數(shù)選取    充裝介質(zhì)：二甲醚    瓶體材料：HP295    屈服強度：ós=2g5 MPa    最高環(huán)境溫度:60     鋼瓶內(nèi)徑：Di=400 mm    公稱容積V=95 L  &#

21、160; 橢圓形封頭形狀系數(shù)：K=1    水壓試驗壓力:Ph=2.4 MPa    焊縫系數(shù)：=0。9    重量充裝系數(shù):F=O。58 kg/L (按瓶規(guī)規(guī)定)    5.3 鋼瓶各部分尺寸計算    5。3。1 瓶體壁厚計算    1）瓶體設(shè)計壁厚S0      筒體計算壁厚S01本文為互聯(lián)網(wǎng)收集,請勿用作商業(yè)用途文檔為個人收集整理，來源于網(wǎng)絡(luò) 

22、60;   封頭計算壁厚S02      鋼瓶瓶體設(shè)計壁厚取S01和S02中的大值，向上圓整保留一位小數(shù)    選用瓶體設(shè)計壁厚S0=2。5mm。    2)瓶體名義壁厚S       考慮板材厚度的負(fù)偏差和拉伸時的工藝減薄量，初選鋼板厚度為3。0mm。       鋼板厚度負(fù)偏差:0。20mm       工藝減薄量:3。0×10%=0。30mm       S=2。5+O.20+0。30=3。0mm     選取瓶體材料名義壁厚S=3.0mm。    3)瓶體剛度校核