Page 98 - 加氢站建设及工艺技术研究
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第三章 加氢工艺及主要设备
度│不大【28。储氢压力容器的体积与其使用量要求有直接关系，当然与实际容
器的安装空间也有很大关系，储氢容器的内径是控制容器整体质量的重要参数，
内径同时还受到容器安放空间的限制。
4. 强度设计
主要针对储氢容器的强度，确定纤维缠绕层的厚度和不同层的缠绕方向。由
于纤维材料是各向异性材料，不同缠绕线形、不同方向的缠绕使材料承受不同方
向的载荷，根据这一特点，又有不同的应力应变计算理论，如层板理论和网格
理论。
5. 结构设计
除了纤维缠绕层要进行强度设计外，整体储氢容器还应当进行相应的结构设
计。首先要进行内衬结构的设计，内衬结构必须满足氢气的渗透量要求，氢气在
全复合材料容器的内衬渗透与铝内衬相差一个数量级，所以在非金属内衬中更应
该控制内衬的厚度，以确保高压下氢气的渗透量较小。内衬作为缠绕纤维层时的
芯轴，还需要具有一定的刚度，承受缠绕过程中受到的纤维压力。
其次，需要校核封头能否满足工艺要求，封头尺寸要保证纤维在一定的缠绕
角下不会滑脱。纤维在封头部分缠绕时，其缠绕方向随着表面曲率的不同而改
变，到达极孔后方向反转，如果封头上的几何曲率太大，超过纤维摩擦承受的范
围，就会使缠绕纤维不能按照预定的角度进行，而在曲面上滑脱。
除了以上的结构设计外，进行储氢容器设计时还应当对容器的外层保护层进
行刚度校核和对缓冲层进行抗冲击校核等。
6. 优化设计
储氢压力容器的设计受多方面的影响，可以通过调节参数得到最佳的容器结
构。在压力和体积给定的条件下，优化设计一般以容器质量最小作为优化的目标
函数。当容器的材料一定时，容器的质量可通过体积与密度之积求得。这样优化
模型中的目标函数就转化为使容器的材料体积最小。优化模型中的目标函数转化
为使各结构层的体积与密度乘积之和的最小。经分析，容器各结构层的体积，均
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