Page 99 - 加氢站建设及工艺技术研究

加氢站建设及工艺技术研究

与内衬直径有关。通过调整直径可以获得最小的容器质量。如果压力也是变量，
在考虑容器制造因素等条件和容器整体安全状况条件下，可以进行多参数的优化

设计，得到容器的最小质量。
7. 有限元分析

有限元分析是可靠和通用的数值模拟技术，用在轻质高压储氢容器设计中，
可以提高设计水平，改善产品性能，降低研究成本和增加容器的安全性。利用有

限元静力分析，可以分析在承受内压工作状态下储氢容器的应力应变分布，通过
改变参数进一步改善应力应变分布状况。还可以在整体容器模型上预设裂纹缺陷

等，模拟分析在已有缺陷情况下，容器的破坏形式和危险破坏位置等。对储氢容
器的有限元分析步骤为，首先利用计算机辅助设计（CAD）软件进行储氢容器的

整体建模，然后通过有限元分析软件对容器的不同层赋予不同材料划分网格，最
后设定不同失效准则，进行模拟分析。随着计算机技术、有限元技术以及纤维缠

绕压力容器力学分析的不断发展，纤维缠绕压力容器的有限元分析技术得到了充
分地发展，有限元分析与容器优化设计相结合，可以进一步地提高储氢容器的承

压性能和储氢密度。
（三） 高压储氢的使用风险

1. 氢气的易泄漏性、易燃性和易爆性
由于氢气的密度很小，高压氢气储运设备中的氢气极易泄漏。如果在开放空

间，氢气扩散速度较快，风险较小；但是一旦散逸受阻，大量氢气积聚可能造

成人员窒息。泄漏氢气在空间中扩散达到一定浓度的时候遇火就会燃烧，甚至
爆炸。

2. 压力危险
高压氢气储运设备一般都在超过几十个大气压下使用，存储着大量的能量。

因超温、充装过量等原因，设备有可能强度不足而发生超压爆炸。车用储氢容器
和高压氢气运输设备，需要频繁重复充装，不但原有的裂纹类缺陷有可能扩展，

而且可能在使用过程中萌发出新的裂纹，导致疲劳破坏。 3. 充装危险

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