低温容器

贮存与运输低温液体设备的统称

低温容器是贮存与运输低温液体的设备的统称。习惯上又分成小型杜瓦瓶，贮槽，槽车、槽船等。在工业上贮运的液化气体有液化天然气、液氧、液氮、液氢、液氦以及液氟等。

分类及应用

低温液体的贮运容器（简称低温容器）通常是以所贮存或运输的液化气体命名。在工业上贮运的液化气体有液化天然气、液氧、液氮、液氢、液氦以及液氟等。

低温容器按其绝热的方法可以分为：

（1）普通绝热结构的容器，这种容器用于液化天然气的贮运及大量的液氧、液氮的贮运。

（2）高真空绝热容器，这种容器一般仅做成小型，只用于液氧、液氮及液氩的贮运。

（3）真空粉末绝热及真空纤维绝热容器，这种容器可用于液氧、液氮及液氢的贮运。

（4）真空多层绝热容器以及带液氢屏或传导屏的容器，用于液氢及液氦的贮运，特别是液氦容器一般多带有保护屏。上述后三种容器通常称为杜瓦容器。杜瓦容器是由同心装置的两层或多层金属壳构成，最内层的称为内胆，它是用来存放低温液体，最外层的称为外壳。内胆与外壳之间即为绝热夹层，内装绝热材料，或者再装入保护屏。除上述四种低温容器之外，对于液化天然气还可采用地下贮槽。地下贮槽可以采用混凝土结构，内部加绝热结构；也可以用冻土法将贮槽的周围土壤冻结成一个绝热壳体。地下贮槽的优点是安全性好，经济性好，且可提高土地的利用率。

低温容器可以分为固定式及运输式两种，前者是为了贮存，后者用于运输。运输式容器有陆运、水运与空运之分。陆运容器与运输工具结合在一起称为槽车，它有拖车（用汽车或电车牵引）及铁路槽车两种。

低温容器按其工作压力可分为两类：一类是在接近大气压的压力下工作，称为低压容器（或敞开式容器）；一类是在1.5～3.0MPa的压力下工作，称为高压容器。低压容器用于一般的贮存和运输；高压容器则是设置于消费中心，通过管网向用户供给低温液体，或者经汽化后供给气体。无论供给液体或气体，管网中需保持规定的最低压力。

设计要点

形状和尺寸

低温容器一般多做成球形或者圆筒形，当然也可以做成其他形状（如圆锥形），但较少见到。球形容器可使器壁较薄，且单位容积的表面积最小，故可以节省材料和减少冷量损失。但从制造工艺方面考虑，球形只适用于杜瓦瓶（器壁冲击成型）和大型固定式贮槽，而容量在100m3以下的贮槽通常都做成圆筒形，且两端用蝶形封头。公路及铁路运输式贮槽，因受运输工具的制约，也总是做成圆筒形。圆筒形容器可做成立式或者卧式，依具体条件而定。

容器的尺寸根据设计容量确定。容器的实际容积应大于有效贮存容积，一般应留5%～10%的蒸气空间，以保证安全。圆筒形容器的直径与长度相等时与球形容器很接近，因而绝热效果最好。但高压容器应选用较大的长径比，而运输式贮槽的尺寸需和运输工具相适应。

绝热型式

选择绝热结构的型式时应从绝热性能、经济性、坚固性、重量、体积及制作方便等多方面考虑。还没有一种绝热型式在所有情况下都认为是十全十美的。一般说来，低沸点液体采用高效的绝热型式；大型容器应选用成本低的绝热型式而不必考虑重量和所占空间的大小，而运输式及轻便型容器就应采用重量轻、体积小的绝热型式；形状复杂的容器一般不宜用真空多层绝热。此外，对于短期使用或间歇使用的容器，绝热结构的热容量应尽可能小，这样预冷时间较短，冷耗量较小。

材料及结构

选用金属材料时应考虑材料在低温下的力学性能，而对于内胆还需考虑材料与低温液体的相互作用。一般低温容器的内胆可用铜、铝合金及奥氏体不锈钢，液化天然气贮槽还可用9%的镍钢；液氟容器的内胆多用蒙乃尔金属，也可使用不锈钢、铜、铝等材料，因热导率较大，不宜用作管道及内胆与外壳之间的支承构件。至于容器的外壳，系在室温下工作，故用普通碳素钢即可。

容器的壁厚及支承构件的尺寸是通过强度计算及稳定性计算确定。在强度计算中，除考虑工作压力及液体的重力作用外，对于运输式贮槽还需考虑因运输加速及震动而引起的加速度力，一般是按（3～4）g的加速度计算。如果考虑地震及核子爆炸震动，则需考虑（4～5）g的加速度。

内胆与外壳之间的支承构件构成了热量传人的热桥，是引起冷量损失的途径之一。为了减小支承构件的传热量，除采用热导率小的材料（如不锈钢、钛合金）并在接触处加绝热垫之外，还可将构件加长，以增大导热热阻。

管道布置

在低温容器上要布置低温液体的进入及排出管、放气管、排污管、仪表管以及其他必需的管道。这些管道同样是使热量传人的热桥。为了减小管道的传热量，除采用热导率小的材料外，在满足操作、流速及工作压力要求的前提下，管道的数量应尽可能少，管径应尽可能小，管壁应尽可能薄；而管长则希望长一些，其在绝热层中一段的长度最好在1m以上。

管道的两端分别焊接在内胆和外壳上，当其预冷到工作温度时，各个部分有不同程度的收缩（内胆也要收缩）。因此管道在绝热层内应弯成U形、环形或螺旋形，或在适当的地方加伸缩节，使具有较大的胀缩能力。

逃逸气体回收

低温液体在贮运中因外部热量的传人而不断汽化，故经常有气体向外逃逸（如果不让逸出则压力升高）。对于较贵重的气体（如稀有气体及天然气）应设法予以回收或利用，以减少损失。回收的方法有两种，一种是用压缩机压入气瓶中，一种是用小型液化器使之液化后再返回贮槽中。

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