液氮(dan)儲罐設計(ji)壓力國(guo)家標準(zhun)

　　液氮(dan)儲罐的設(she)計(ji)壓力是液氮(dan)儲存(cun)系(xi)統(tong)中(zhong)至(zhi)關(guan)重要(yao)的(de)參(can)數(shu)之壹(yi)。根據標準(zhun)，液氮(dan)儲罐的設(she)計(ji)壓力通常取決(jue)於儲罐的類(lei)型、用(yong)途(tu)及(ji)工(gong)作(zuo)環(huan)境。液氮(dan)屬(shu)於低(di)溫(wen)液體(ti)，儲罐的設(she)計(ji)壓力不僅要滿足液氮(dan)的(de)儲存(cun)要求，還(hai)需(xu)要考慮(lv)到(dao)液氮(dan)在加熱(re)、蒸(zheng)發過(guo)程(cheng)中(zhong)可(ke)能產(chan)生(sheng)的壓力波動。中(zhong)國(guo)的相(xiang)關標準(zhun)，如《低(di)溫(wen)液體(ti)儲罐設計(ji)與(yu)施(shi)工(gong)規(gui)範(fan)》及(ji)《壓力容(rong)器安全技術監察(cha)規(gui)程》，為液氮(dan)儲罐的設(she)計(ji)壓力提(ti)供(gong)了明確(que)的(de)規範。

　　液氮(dan)儲罐設計(ji)壓力的(de)規(gui)定(ding)

　　液氮(dan)的(de)儲罐設計(ji)壓力主(zhu)要(yao)受(shou)到其儲存(cun)溫(wen)度的影(ying)響(xiang)。液氮(dan)的(de)常溫(wen)狀(zhuang)態下，液氮(dan)的(de)沸點約(yue)為-196℃，在這種溫(wen)度下，液氮(dan)處(chu)於(yu)液態。當(dang)儲罐內部(bu)的溫(wen)度上升時，液氮(dan)就(jiu)會開(kai)始蒸(zheng)發，產(chan)生(sheng)氣體，進(jin)而(er)導(dao)致儲罐內的(de)壓力上(shang)升。為了確保(bao)儲罐的安全性，標準(zhun)對儲罐的設(she)計(ji)壓力進(jin)行了詳細(xi)規(gui)定(ding)。

　　根據《低(di)溫(wen)液體(ti)儲罐設計(ji)與(yu)施(shi)工(gong)規(gui)範(fan)》(GB 50071-2013)中(zhong)的相(xiang)關內容(rong)，液氮(dan)儲罐的設(she)計(ji)壓力應基(ji)於容(rong)器的功能、使(shi)用(yong)環(huan)境以(yi)及溫(wen)度波動來(lai)確(que)定(ding)。通常，液氮(dan)儲罐的設(she)計(ji)壓力為0.1MPa到0.5MPa不等，這取決(jue)於儲罐的具體使(shi)用(yong)情況。具體來(lai)說(shuo)，對於常規的(de)液氮(dan)儲罐，設計(ji)壓力通常為0.2MPa。而(er)在某些(xie)特(te)殊(shu)情況下，如需(xu)要對儲罐進(jin)行更(geng)高的壓強要(yao)求，設計(ji)壓力可(ke)能會達到(dao)0.3MPa甚(shen)至(zhi)0.5MPa。

　　液氮(dan)儲罐內壓力的(de)計(ji)算(suan)

　　在液氮(dan)儲罐的設(she)計(ji)中(zhong)，壓力的(de)計(ji)算(suan)是基(ji)於液氮(dan)的(de)溫(wen)度變化(hua)和(he)體積(ji)膨脹(zhang)的(de)原理來(lai)進(jin)行的。以(yi)0.2MPa的設計(ji)壓力為例，液氮(dan)儲罐的內壓是根據液氮(dan)的(de)蒸發量來(lai)進(jin)行估(gu)算的(de)。在液氮(dan)儲罐的工(gong)作(zuo)過(guo)程(cheng)中(zhong)，儲罐內的(de)溫(wen)度通常保持(chi)在-196℃附近(jin)，這時液氮(dan)的(de)飽和蒸(zheng)汽(qi)壓力約(yue)為0.1MPa。當(dang)外部(bu)環境溫(wen)度發生(sheng)變化時(shi)，儲罐內部(bu)的氣體體(ti)積(ji)會變化(hua)，壓力也會相(xiang)應改(gai)變(bian)。因(yin)此(ci)，設(she)計(ji)壓力的(de)選擇(ze)需(xu)要考慮(lv)到(dao)不同溫(wen)度下氣體體(ti)積(ji)膨脹(zhang)的(de)可(ke)能性。

　　在設計(ji)液氮(dan)儲罐時，壹(yi)般采(cai)用(yong)熱(re)力學(xue)模型來(lai)計(ji)算(suan)儲罐內氣體壓力的(de)變(bian)化(hua)。計(ji)算(suan)時(shi)需(xu)要考慮(lv)液氮(dan)儲罐的容(rong)積(ji)、氣體的(de)膨(peng)脹系(xi)數(shu)以及(ji)可(ke)能的(de)溫(wen)度波動。根據這些因(yin)素，儲罐的設(she)計(ji)壓力通常會設置為液氮(dan)蒸(zheng)發後(hou)的(de)壓力值(zhi)的(de)1.2到(dao)1.5倍，以確保儲罐能夠(gou)承(cheng)受在端(duan)條件下可(ke)能出現的大壓力。

　　液氮(dan)儲罐的安全措施(shi)

　　除(chu)了明確(que)的(de)設計(ji)壓力要(yao)求外，液氮(dan)儲罐還(hai)需(xu)要配(pei)備(bei)多(duo)項(xiang)安全裝(zhuang)置，以(yi)確(que)保在高壓環境下(xia)的安全性。常見的(de)安全設施(shi)包括壓力釋(shi)放(fang)閥(fa)、安全閥(fa)以及溫(wen)度傳感器。這些裝(zhuang)置能(neng)夠(gou)在液氮(dan)儲罐內部(bu)壓力超過設(she)定閾(yu)值(zhi)時(shi)自(zi)動啟動，釋(shi)放(fang)多(duo)余的(de)氣體或(huo)調(tiao)節溫(wen)度，避(bi)免(mian)壓力過(guo)大(da)導(dao)致儲罐破(po)裂或(huo)泄漏(lou)事(shi)故(gu)。

　　以(yi)0.2MPa設計(ji)壓力的(de)儲罐為例，當(dang)儲罐內壓力超過0.25MPa時(shi)，壓力釋(shi)放(fang)閥(fa)將自動打開(kai)，排放(fang)過剩氣體。該(gai)閥(fa)門的啟(qi)用(yong)壓力值(zhi)通常設定(ding)為儲罐設計(ji)壓力的(de)1.2倍。此(ci)外，安全閥(fa)和溫(wen)度傳感器則能對儲罐內的(de)溫(wen)度進(jin)行實時監控，壹(yi)旦(dan)出現異常，系(xi)統(tong)會啟動(dong)緊(jin)急制冷(leng)或通風設備(bei)，確保儲罐溫(wen)度保持(chi)在安全範圍內。

　　國(guo)際與國(guo)內標準(zhun)的差(cha)異(yi)

　　雖(sui)然我(wo)國(guo)液氮(dan)儲罐的設(she)計(ji)壓力依(yi)據(ju)標準(zhun)有(you)明(ming)確規定，但與(yu)國(guo)際標準(zhun)相(xiang)比，仍存在壹定(ding)差(cha)異。以美國(guo)的ASME標準(zhun)為例，液氮(dan)儲罐的設(she)計(ji)壓力範(fan)圍為0.15MPa至(zhi)0.45MPa，具體的(de)選擇(ze)同樣基(ji)於儲罐的用(yong)途(tu)及(ji)環境要(yao)求。雖(sui)然兩者在設計(ji)壓力範(fan)圍上(shang)基(ji)本壹(yi)致，但在具體的(de)儲罐材料、結構以(yi)及(ji)裝(zhuang)置的(de)選擇(ze)上，可(ke)能會有(you)所(suo)不同。

　　例如，在美國(guo)，液氮(dan)儲罐的材料要求較(jiao)為嚴格，通常使用(yong)高(gao)強度鋼材或者復(fu)合材料，以應對更(geng)為嚴苛的(de)使(shi)用(yong)環(huan)境。同時，ASME標準(zhun)對於儲罐的熱(re)損(sun)失(shi)和溫(wen)度控制有(you)更(geng)為詳盡(jin)的規定(ding)，而(er)我(wo)國(guo)標準(zhun)則更(geng)多(duo)側(ce)重於(yu)儲罐的使(shi)用(yong)安全和壓力控(kong)制方面(mian)。

　　實際應用(yong)中(zhong)的壓力監控

　　在實際應用(yong)中(zhong)，液氮(dan)儲罐的壓力需(xu)要進(jin)行實時監控。壓力傳(chuan)感器和自(zi)動(dong)化系(xi)統(tong)被廣泛應用(yong)於(yu)液氮(dan)儲罐的管理中(zhong)，通過(guo)在線(xian)監控系(xi)統(tong)，操作(zuo)人(ren)員可(ke)以實時掌握儲罐內的(de)壓力變(bian)化(hua)，及(ji)時采(cai)取(qu)措施(shi)應對潛在的安全風險(xian)。對於壹些(xie)較(jiao)大的(de)液氮(dan)儲罐，特別(bie)是那(na)些(xie)用(yong)於(yu)醫(yi)療、實驗(yan)室(shi)或工(gong)業(ye)制造(zao)等關(guan)鍵(jian)領(ling)域的(de)儲罐，壓力監控系(xi)統(tong)能夠有(you)效(xiao)防止(zhi)因(yin)壓力波動導(dao)致的儲罐破(po)裂或(huo)故(gu)障。

　　通過(guo)定(ding)期(qi)檢查和維(wei)護壓力監控系(xi)統(tong)，確保液氮(dan)儲罐的運(yun)行穩定性。對於壓力過(guo)高(gao)的(de)儲罐，可(ke)以通過(guo)增(zeng)設壓力緩(huan)解(jie)裝(zhuang)置或(huo)者加裝(zhuang)壓力調(tiao)節系(xi)統(tong)來(lai)保(bao)持(chi)系(xi)統(tong)的安全性和穩定性。