玻璃钢内压容器

《玻璃钢产品设计》课程任务报告书

项目五

玻璃钢内压容器设计

复材141 第 11 组

项目负责人： 项目组成员：

起止时间 ：2016.4.16--2016.4.24 指导老师 ：杨 娟

绵阳职业技术学院材料工程系

2015-2016 学年第 2学期

玻璃钢产品设计 课程任务书

班级 复材141 部门（组） 第 11 组 任务 项目五

一、任务题目：

任务一：根据已知设计条件，合理设计玻璃钢压缩天然气瓶

（1）设计条件：工作压力：p=15Mpa；2000次疲劳爆破压力pB=30Mpa；水压试验压力pr=19Mpa：筒体长度L=1400mm；筒体内径D=2R=300mm；两端接嘴外径d01=d02=50mm。

（2）工艺参数：树脂质量含量WR=20%.。

纵向纤维利用系数K=0.8，封头上纤维利用率最低，应再乘以小数η=0.8。 固化度高于85%。

缠绕每条纱带由6束合股纱并合，即N=6束/条。

纵向纱缠满一个循环为两层纤维，每层中纱带片总条数M=200条/层。 环向缠绕纱带片密度m=2.27条/cm。

（3）设计内容：1. 合理选择原材料；

2. 设计压缩天然气瓶筒体纤维纱缠绕层数； 3. 确定接嘴和接嘴底盘厚度。

二、任务内容和要求：

（1）内容及要求：

1. 通过查阅资料选择玻璃钢压缩天然气瓶所用的原材料； 2. 分析已知条件，设计确定压缩天然气瓶筒体纤维纱缠绕层数； （2）任务报告要求

任务报告内容包括封面、任务书、正文、总结（收获体会）、参考文献。

任务报告统一用A4纸打印，版面边距上空2.5cm，下空2cm，左空2.5cm，右空2cm；正文用宋体小四号字；页码底端居中，小五号字；行间距：固定值19磅。 （3）进度要求：

任务下达日期： 2016 年 4月 16日 任务完成日期： 2016 年 4月 24日

任务一：根据已知设计条件，合理设计玻璃钢压缩天然气瓶

（1）设计条件：工作压力：p=15Mpa；2000次疲劳爆破压力pB=30Mpa；水压试验压力pr=19Mpa：筒体长度L=1400mm；筒体内径D=2R=300mm；两端接嘴外径d01=d02=50mm。 1. 合理选择原材料 1内衬材料选择 ○

a.铝合金内衬的优点

A抗渗透性强，长期储气不会泄压。 ○

b纤维缠绕张力使内衬具有很高的压缩应力，能提高气瓶的压力循环寿命。 ○

c铝合金内衬很坚固，快速减压不会出现向内塌陷。 ○

d铝内衬在温度变化时稳定性好。 ○

e抗碰撞性比塑料内衬好。 ○

f铝内衬复合材料气瓶比塑料内衬复合材料气瓶轻。 ○

b，塑料内衬的优势

A塑料内衬的成本比铝合金内衬低。 ○

b高压循环寿命长，可从0压到工作压力使用10万次。 ○

c防腐蚀性的铝合金内衬好。 ○

d塑料内衬代表新技术，发展前途好。 ○

铝合金内衬有20多年应用实践，已有300多万只气瓶在安全使用。技术成熟、安全可靠，故本设计选用铝内衬。接嘴选用LF6M，简体选用L1M纯铝。LF6M许用应力[σ]=160MPa， [τ]=80MPa。

2增强材料选择 选用无碱无捻玻璃纤维纱8～40支/20股。其密度为2.54g/cm3，浸 ○

胶合股纱设计强力为

f=10000/((40/20)×100×2.54)=179N

3基体树脂选择 选用E-42环氧树脂与616酚醛树脂配合,质量配比为7:3,基体树脂密○

度1.17g/cm3。

(2)工艺参数

1树脂质量含量WR=20%。 ○

2纵向纤维利用系数K=0.8，封头上纤维利用率最低，应再乘以小数η=0.8。 ○

3固化度高于85%。 ○

4缠绕毎条纱带由6束合股纱并合，即N=6束/条。 ○

5纵向纱线满一个循环为两层纤维，每层中纱带片总条数M=200条/层。 ○

6环向缠绕纱带片密度m=2.27条/cm。 ○

（3）强度设计

1)气瓶纵向缠绕角a0确定 在等张力封头设计中，封头上纤维应按短程线缠绕。为了保证筒体和封头缠绕角的连续性，筒体缠绕角应由封头曲线的短程线方程确定。即

sina0=d0/D=50/300=0.167

a0=9。50， 取 a0 =10°

2)纵向缠绕纱层数

（4）接嘴强度计算

已知接嘴外径d01=50mm，查约LF6M铝合金σA=160MPa，τA=80MPa。 接嘴厚度ts为

接嘴底盘厚度

(5)气瓶缠绕工艺及设备

气瓶的缠绕工艺与玻璃钢贮罐的缠绕成型相似，其区别仅在于：

1气瓶缠绕是在内衬上进行，无需脱模工序；但要注意内衬和玻璃钢缠绕层的界面粘接； ○

2因气瓶尺寸小，工艺参数要求严格控制，故多采用专用设备生产，如图17-11所示，即○

为武汉理工大学设计的专为缠绕CNG气瓶的MCFW-3-500型门式双工位CNG气瓶缠绕机、它可以同时缠绕两个气瓶。

总结

了解到了玻璃钢内压容器设计的设计原则和方法，学会了计算其他压力容器的厚度，如何根据具体条件选材等。

参考文献

1崇文.中国玻璃钢工业协会通讯，2000，(2)

2刘雄亚，谢怀勤.复合材料工艺及设备，武汉：武汉工业大学出版社，1997 3李顺林，王兴业，复合材料结构设计，基地.武汉：武汉工业大学出版社，1994 4屈永强，中国玻璃钢工业协会通讯，2001，(5)

5翁祖棋等，中国玻璃钢大全，北京：国防工业出版社，1992