一种绝热双壁低温管支撑结构

1.本发明涉及双壁管领域的一种绝热双壁低温管支撑结构，具体是涉及了一种绝热双壁低温管支撑结构。


背景技术：

2.对于船舶lng主机燃料存储及供给系统中的存在的低温管路，采用不锈钢外包绝热材料来进行低温介质的输送难以监测管路泄漏问题，且长运行时间可能导致管路老化，使得管道的保温性能较差，诸多使用低温介质作为燃料的船舶的机舱内燃气管路通常采用双壁管形式。
3.传统技术中双壁管的内管与外管通常采用焊接工艺进行结合以提供支撑，内管与外管之间的抗震性能较差，由于双壁管内外管在输送低温介质时存在的温差会导致内外管伸缩量不同步，产生的应力在较长时间的作用下可能发生断裂失效。且内管或外管任一发生泄露时，双壁管便无法继续使用，因此使用成本较高。且对于运输低温介质的双壁管，热量会由外壁传至内壁，保温性能也相对较差。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了一种绝热双壁低温管支撑结构，本发明结构简单，可实现快速拆卸和组装；同时当内管在输送低温介质产生形变时，拉紧装置可伴随内管的收缩对上片和下片进行拉紧，有效固定内管的同时也增强了整体管道机构了抗形变能力；隔热密封腔可有效隔绝内外管热量传递，且能有效缓冲外管由于温度变化对内管施加的作用力，提高设备抗冲击能力，从而延长设备的使用寿命。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.本发明包括内管和外管，外管套在内管外并与内管之间形成环腔；还包括用于将内管支撑固定在外管内的至少两个支撑结构，所述支撑结构包括内管夹、隔热密封腔和支撑滑块，内管夹连接到内管的外侧面，内管夹经隔热密封腔和支撑滑块连接，支撑滑块支撑连接在外管内壁；所述隔热密封腔采用绝热材料，所述的隔热密封腔内通有适压惰性气体。
7.所述隔热密封腔通过内管夹上设置的支撑底座固定。
8.包括两个支撑结构，两个支撑结构分别位于内管对称的两侧，两个支撑结构的内管夹分别为互为对称设置的上片和下片，上片和下片之间通过拉紧装置连接，上片和下片分别位于内管的两侧，上片和下片经各自的隔热密封腔后和支撑滑块连接。
9.所述的拉紧装置具体为拉紧弹簧。
10.所述上片和下片上焊接有互为对称分布的支撑部以形成容纳空间，该容纳空腔对隔热密封腔起到定位包裹的作用。
11.所述惰性气体的气压按照以下公式设置控制：
[0012][0013]
其中，p表示惰性气体的气压，a表示惰性气体的度量分子间引力的参数，v表示隔热密封腔的摩尔体积，k(p)是修正函数，r表示普适气体常数，t表示温度，b表示惰性气体的1摩尔分子本身包含的体积之和。
[0014]
本发明上述方程设置了气体状态的改进，特点在于考虑了被理想气体模型所忽略的气体分子自身大小和分子之间的相互作用力，从而能更好的描述气体的宏观物理性质。
[0015]
所述的修正函数具体按照以下公式设置：
[0016]
k(p)＝a
·
p6 b
·
p5 c
·
p4 d
·
p3 e
·
p2 f
·
p g
[0017]
其中，a、b、c、d、e、f、g分别表示第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七修正系数。
[0018]
所述修正函数k(p)是关于气压的分段六次函数，关于压力的分段区间为1-10mpa及10-100mpa。通过在控制惰性气体的气压过程中在该压力区间设置上述修正函数k(p)，使得能更准确地获得惰性气体的气压，更准确地描述气体的宏观状态。
[0019]
本发明结构简单，可实现快速拆卸和组装；同时当内管在输送低温介质产生形变时，拉紧装置可伴随内管的收缩对上片和下片进行拉紧，有效固定内管的同时也增强了管道的抗形变能力；隔热密封腔可有效隔绝内外管热量传递，且能有效缓冲外管施加于内管的作用力，提高设备抗冲击能力，从而延长设备的使用寿命。
[0020]
与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：
[0021]
本发明可实现对内管的有效固定，当内管在输送低温介质产生形变时，拉紧装置可伴随内管的收缩对上片和下片进行拉紧，增强了管道的抗形变能力。
[0022]
本发明设置的隔热密封腔可有效隔绝内外管热量传递，且能有效缓冲外管由于温度变化对内管施加的作用力，提高设备抗冲击能力，从而延长设备的使用寿命。
[0023]
本发明所述双壁低温管支撑结构的安装拆卸均较为方便，检修时只需更换报废件，更换成本较低。
附图说明
[0024]
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]
图1为本发明实施例中的一种绝热双壁低温管支撑结构的结构示意图；
[0026]
图2为本发明实施例中的不同状态方程下氮气密度与实际密度的对比图。
[0027]
附图标记：1、内管；2、外管；3、支撑底座；4、隔热密封腔；5、支撑滑块；6、内管夹；7、拉紧弹簧。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图对本发明的优选实施例对本发明的技术方案进行详细说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施方式：
[0029]
如图1所示，结构包括内管1和外管2，外管2套在内管1外并与内管1之间形成环腔；还包括用于将内管1支撑固定在外管2内的至少两个支撑结构，支撑结构包括内管夹6、隔热密封腔4和支撑滑块5，内管夹6连接到内管1的外侧面，内管夹6经隔热密封腔4和支撑滑块5连接，支撑滑块5支撑连接在外管2内壁；隔热密封腔4采用绝热材料，隔热密封腔4内设置一个封闭的内腔，内通有适压惰性气体。
[0030]
内管1用于流体介质通过。惰性气体为氮气。
[0031]
本发明通过充满适压气体的腔体隔置于内管和外管之间通过气体的分子间作用力、分子间隔来抵消内管和外管之间之间的应力。
[0032]
隔热密封腔4通过内管夹6上设置的支撑底座3固定。具体实施中，在内管夹6的外表面上设置支撑底座3，隔热密封腔4径向内端部固定于支撑底座3上。
[0033]
包括两个支撑结构，两个支撑结构分别位于内管1对称的上下两侧，两个支撑结构的内管夹6分别为互为对称设置的上片和下片，上片和下片之间通过拉紧装置连接，上片和下片分别位于内管1的上下两侧，上片和下片经各自的隔热密封腔4后和支撑滑块5连接，内管夹6、隔热密封腔4和支撑滑块5沿径向布置。
[0034]
拉紧装置具体为拉紧弹簧7。通过弹簧的设置使得内管在输送低温介质产生形变时，拉紧弹簧可伴随内管的收缩对上片和下片进行拉紧，有效固定内管的同时也增强了管道的抗形变能力。
[0035]
上片和下片上焊接有互为对称分布的支撑部以形成容纳空间，该容纳空腔对隔热密封腔4起到定位包裹的作用。
[0036]
具体实施中，内管夹6两端分别焊接呈夹角布置的支撑部，形成拱形，使得上片和下片的内管夹6包裹在内管夹6的两侧，上片和下片的内管夹6两端之间均连接有一个拉紧弹簧7。
[0037]
惰性气体的气压按照以下公式设置控制：
[0038][0039]
其中，p表示惰性气体的气压，a表示惰性气体的度量分子间引力的参数，v表示隔热密封腔4的摩尔体积，k(p)是修正函数，r表示普适气体常数，t表示温度，b表示惰性气体的1摩尔分子本身包含的体积之和。
[0040]
修正函数具体按照以下公式设置：
[0041]
k(p)＝a
·
p6 b
·
p5 c
·
p4 d
·
p3 e
·
p2 f
·
p g
[0042]
其中，a、b、c、d、e、f、g分别表示第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七修正系数。其中的系数a、b、c、d、e、f、g是通过预先已知条件的实验拟合获得。
[0043]
支撑滑块呈圆弧形且与外管内壁匹配。支撑滑块材质为德氟隆。该材料具有抗酸抗碱且几乎不溶于所有溶剂的特点，且该材料摩擦系数低，可起到一定润滑作用。
[0044]
本实施例中，a＝0.137[pa(m3/mol)2],b＝0.0000387[m3/mol]。
[0045]
在具体实施时，修正函数k(p)由下式确定：
[0046]
k(p)＝a
·
p6 b
·
p5 c
·
p4 d
·
p3 e
·
p2 f
·
p g
[0047]
其中a-g各系数的取值根据压力范围取值如下：
[0048][0049][0050]
本实施例中，所预测的气体密度如附图2所示，可见由修正后预测的气体的宏观物理特性与实验值较为接近，准确度也高于理想气体状态方程。
[0051]
在具体实施时，在隔热密封腔4内预置压力稍大于计算所得压力的氮气，使得隔热密封腔4在内管1外壁和支撑滑块5之间处于被压缩的状态。本实施例中，处于压缩状态的隔热密封腔4可根据所受作用力变化，动态调整气体分子间间距以调整隔热密封腔4体积以实现应力平衡，有效缓冲外管2施加于内管1的作用力。
[0052]
本实施例中上片和下片上焊接有互为对称分布的支撑部以形成容纳空间，该容纳空腔对隔热密封腔4起到定位的作用。
[0053]
本实施例中拉紧装置为拉紧弹簧7。当内管1在输送低温介质由于热胀冷缩产生变形时，拉紧弹簧7可伴随内管1的收缩对上片和下片进行拉紧，有效固定内管1的同时也增强了管道的抗形变能力。
[0054]
本实施例中支撑滑块5材质为德氟隆。这种材料具有抗酸抗碱且几乎不溶于所有溶剂的特点，且该材料摩擦系数低，可作润滑作用。
[0055]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的任显而易见的改进、替换或变型，都应涵盖在本发明的保护范围内。