压力容器典型贯穿件密封泄漏的理论与实验研究

发布时间：2020-04-16 04:26

【摘要】：在航海航天、核电、化工等领域,由于生产和运行的需要,在实际工作的系统中,往往存在着大量压力容器。为保证系统的正常工作,通常要求压力容器具有良好完整性和密闭性用于维持容器的压力和防止工质泄漏到外部环境。本文针对某舰艇的大型舱室的各个局部部件和舱室整体的气体工质的泄漏进行了实验和理论研究,提出一套用于预测压力容器泄漏特性的理论方案。对于潜艇舱室的密封设计具有重要参考和指导意义。本文首先基于静密封的泄漏原理,分析压力容器泄漏产生的原因——密封界面表面粗糙形成的间隙,并运用ABAQUS有限元分析软件模拟接触表面在密封作用力下,接触表面接触变形后形貌变化。本文将泄漏通道视为单层的多孔介质,从而取得微观泄漏通道和宏观泄漏率的联系,根据微观形貌情况,得出泄漏多孔介质层的渗透率K,结合多孔介质理论输运理论,再根据达西定律,得出一套关于局部部件泄漏预测的理论公式。其次,针对具体的压力容器部件展开研究,完成了密封装置不同结构,材料,工作压力的泄漏实验,得出泄漏实验结果。实验表明,各类局部部件实验结果在趋势上和量级上都很接近理论预测值,验证了理论公式的正确性,合理性以及通用性,并从理论上分析了密封结构、材料特性、工作条件及接触表面的粗糙度对部件泄漏特性的影响。最后,为方便实际工程计算,归纳出各个局部贯穿件的泄漏率预测的工程简化公式。针对整个大型舱室进行泄漏实验,将所有局部部件安装到整体舱室中,进行了三个压力台阶的泄漏实验。对实验结果进行整理,分析出整体舱室泄漏的特性,并得出整个舱室泄漏中局部部件和舱室整体结构的分配占比。对整体舱室的泄漏分配具有一定参考和预测意义。
【图文】：

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1 课题的研究背景及意义密封装置在核电、航天、航海领域，具有重要的作用。在航天、航海、核电等大型系统工程中，良好的密封是维持各类系统安全运行不可或缺的一环，密封能够为系统供正常运行的工作条件，如高压与真空。密封件也是系统中最容易失效和破坏的部件]。在实际工业生产中，因密封件密封失效而造成的重大事故层出不穷，因此，研究封件的泄漏情况，具有十分重大的意义。如图 1-1 所示，为一典型核电站安全壳结构示意图，核安全壳上遍布了大量的贯穿与用于外界沟通信息和物质的隔离阀门。在一个大型的压力容器中，泄漏通常包含局部件的泄漏和整体容器本身的泄漏，局部泄漏是压力容器上安装的局部部件产生的泄，例如核电安全壳上安装大量的贯穿件和隔离阀门产生的泄漏，整体容器泄漏则是容整体本身存在的泄漏例如安全壳混凝土结构的泄漏。

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数新的泄漏预测理论尤为重要。本文的泄漏理论模型从泄漏机理出发，结合有提出了一个不依赖实验回归系数，能够通用预测压力容器的各类局部部件的不的泄漏率，，对于大型压力容器的贯穿件的设计和泄漏率的预测具有积极的指导且对于压力容器整体泄漏的分配比和工况转换也进行了实验研究。内外研究现状全壳和压力容器中，遍布了大量的大小不一，功能不同的贯穿件。针对于一些穿件，在下面做了一些简要的介绍，包括了贯穿件的功能和密封基本原理，主典型的机械贯穿件：耐压圆门、吊装孔、电气贯穿件所用的电缆盒及一些常用门。压圆门
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH49

【参考文献】