風洞試驗用大型高壓氣罐的設計

趙文學，王帆，黃盧太，楊益光，劉波

（重慶水泵廠有限責任公司，重慶 400033）

1 大型高壓氣罐的要求綜述

在2019 年初，公司獲得一個大型高壓氣罐（以下簡稱：氣罐）的訂單，體積23 m3，設計壓力35 MPa，2 臺，總體積為46 m3，用于風洞研究。該設備屬于用戶的關鍵部件，是研究中的“動力源”設備；設備的使用工況要求高，使用壓力32.5 MPa，屬于高壓設備；設備體積大，質量重，單體設備就多達96 t，制造的難度極大。

2 氣罐的工況介紹

風洞實驗的主要項目有測力實驗、測壓實驗、傳熱實驗、動態模型實驗和流態觀測實驗；測力和測壓實驗是測定作用于模型和模型部件的氣動力。

該氣罐主要是儲存足夠多的高壓氣體，在使用時，先通過電動減壓閥轉為中壓空氣，儲存于中間管路上的中壓儲氣罐，再減壓到風洞實驗所需要的壓力，通過分氣缸的多個接管來供氣和提供需要的流 量。

高壓氣罐內部介質是壓縮空氣，立式安裝，室內使用，屬于間歇式使用，主要作為壓縮空氣的儲存和緩沖，這個設備是串聯在氣體管路上，首先壓縮機對高壓氣罐進行充氣，當氣罐內部壓力升到32.5 MPa 時，停止供氣；當后邊試驗時出氣口對外輸出，同時前邊的壓縮機還可不停地輸入和補充，故這個設備屬于儲存和緩沖兩種功效，單個體積為23 m3，總高度要求10.5 m 以內，正常存儲壓力為32.5 MPa。高壓氣罐的主要的設計參數見表1。

表1 高壓氣罐的設計輸入參數Table 1 Design input parameters of high-pressure gas tank

3 氣罐總體設計需要考慮的地方

設計上：對用戶的設計使用壽命長（20 年）的一些嚴格要求，一直貫穿整個設計過程，從選材、強度計算、結構設計、制作工藝、吊耳設計、吊裝方法、熱處理、人孔設計等，把每一步都考慮清楚、周全。……