高真空多层绝热低温容器整体热分析及试验验证

对35 m'高真空多层绝热低温容器在满载液氧的状态下进行热分析,得到标准状态下该容器漏热量的分布范围及相应的静态蒸发率分布,分析了导热和辐射漏热在总漏热的比重.将计算结果和静态蒸发率试验进行对比,结果符合较好,说明计算的准确性和有效性.进而分析了冷态下玻璃钢支承件和罐体的接触情况.结果可为高真空多层绝热低温容器的设计、...     

高真空多层绝热低温容器真空丧失后的传热试验

利用一个工业化的高真空多层绝热低温量热器,以液氮为介质研究了真空突然丧失对高真空多层绝热低温容器漏热量的影响.主要研究了低温量热器绝热层的变化及破空气体(空气和干燥氮气)的不同对真空丧失后低温容器漏热量的影响,指出绝热层数和破空气体种类都是影响真空丧失后低温容器漏热量的重要因素.     

在用LNG低温真空绝热容器漏热量监测

LNG低温真空绝热容器在使用过程中因真空绝热夹层内材料放气、漏气以及夹层材料的老化、松散等原因,可导致低温容器真空绝热性能下降,致使低温容器内的低温液体的蒸发量增加,造成液体的浪费,此时储罐蒸发率可能超过要求,使得储罐不能继续使用。论文介绍了一种简单的方法对低温容器的漏热量进行实时监测,若储罐漏热量超过限定值时报警提醒,确保低温容器的使用安全、人员安全。     

高真空多层绝热低温容器完全真空丧失后传热及绝热夹层内温度分布规律实验

在搭建了高真空多层绝热低温容器完全真空丧失传热研究实验台的基础上,分别利用干燥氮气、二氧化碳、氧气、氦气及空气为破空介质,进行了高真空多层绝热低温容器发生完全真空丧失事故后的传热实验研究.实验中通过流量计和温度采集系统测得了高真空多层绝热低温容器在发生完全真空丧失事故后的排放率和绝热夹层内的温度分布规律.实验结果表明,...     

低温容器在水蒸气膜态凝结前后的绝热效果分析

绝热失效严重影响了低温容器的经济和安全运行。膜态凝结的出现是绝热失效最直接的表现。提出了用低温容器表面温度与空气露点温度的比较来判别低温容器的绝热是否失效的方法。理论上,分析了低温容器表面水蒸气膜态凝结出现前后的换热机理。在一个高真空多层绝热低温容器上进行了实验,测量并分析了水蒸气膜态凝结前后低温容器表面温度和液氮蒸发速度的变化。理论分析和实验均验证该方法对于判别绝热效果的有效性和可行性。     

不同种类破空气体对高真空多层绝热低温容器真空丧失后传热的影响

通过实验,分别利用氮气、空气、氧气和氦气作为破空气体,对高真空多层绝热低温容器在真空完全丧失后的漏热进行了研究。结果表明,多层绝热结构对于绝热真空完全丧失后的低温容器能够起到一定的保护作用,初始和最终漏热和渗入到绝热真空夹层中气体的性质密切相关。     

LNG低温真空管道真空度测试试验台设计与应用北大核心CSCD

为了研究温度变化对液化天然气(LNG)低温真空管道真空度的影响,文章基于表面温度法与温度场原理测量真空度的方法,设计出了一套基于温度法的高精度测量LNG低温真空管道真空度试验台。该低温真空管道真空度测试试验台以高真空多层绝热作为绝热方式、以多层反射层和隔热层组成的保温层作为绝热材料、以奥氏体不锈钢作为低温绝热管道的材料、以5A分子筛作为吸附残余气体的吸附剂,以低温液体容器、模拟服役管道、低温液体缓冲区、真空度和温度测试单元模拟实际中的真空管道,只需要通过测量真空管道外管外壁温度及对应的环境温度,获得其真空度。文章所设计的LNG低温真空管道真空度测试试验台攻克了目前真空管道中无法直接测量管道真空度的难题。     

环境压力对低温容器蒸发流量的理论分析和试验验证

建立了用于计算低温容器蒸发流量的数学模型,得出了蒸发流量与环境温度、环境压力之间的关系。结果显示,瞬时蒸发流量变化不但受到环境压力影响,同时还受到环境压力变化率以及容器内液体量的影响。提出了衡量环境压力变化对蒸发流量影响程度的无因次量,讨论了在不同漏热、不同装载量情况下环境压力变化的影响程度。以液氮为工质,对35立方米高真空多层绝热低温容器在不同地点进行了试验,试验结果与计算结果符合较好。     

低温容器支承结构的装配状态对支承功能的影响

对满载液氧的35立方米高真空多层绝热低温容器的支承结构在不同接触状态下进行热-结构耦合分析,得到该容器漏热量的分布范围和支承件上的温度分布,以及温度载荷和冲击载荷共同作用下支承件各方向应力、位移分布,分析了不同装配状态下玻璃钢支承件和外罐接触界面之间间隙的变化情况和各方向应力分布情况。     

大口径低温管道变工况漏热特性分析与优化

建立了一个包含辐射漏热、固体导热和残余气体导热分析的复合热力学模型,对高真空绝热低温管道在热边界温度(环境温度)变化、冷边界温度变化(压力变化或者改变流体)和真空度变化等变工况的漏热特性开展了研究。结果表明,热边界温度(环境温度)对漏热量的影响显著高于冷边界温度改变(流体种类改变或者管道内压力变化)导致的影响;当真空度为10—10~(-2) Pa区间,随着真空的改善,漏热量明显变小,不过当真空度优于10~(-3) Pa时,真空的进一步改善对漏热量的影响不再显著。     

低温液体储运设备的绝热设计

通过合理设计整体支撑结构,对造成漏热的几条主要途径加以控制.以30 m3液氧储槽为例,用近似的理论计算做绝热设计,得出该储槽漏热小于按国家标准液氧蒸发率计算允许值的结论.     

在用焊接绝热气瓶日蒸发率定检测量

在用焊接绝热气瓶日蒸发率是焊接绝热气瓶的重要性能指标之一,根据在用焊接绝热气瓶的热稳定性、介质及应用的实际特点,提出在用焊接绝热气瓶日蒸发率定检测量方案,相对于国标规定的测试方法,该方案充分利用了在用焊接绝热气瓶的特点,主动创造出进行日蒸发率测量条件,缩短测试准备时间,简化测试过程。数据处理中以焊接绝热气瓶的测试数据为基础,通过计算给出日蒸发率值,以便于与标准规定值比较。     

车载LNG储罐蒸发率的理论与试验

为研究车载LNG低温绝热气瓶内液体的蒸发规律,以200 L高真空多层绝热气瓶为例,采用液氮(LN2)为工质,进行了一系列LN2日蒸发率试验。列出根据实验系统结构参数得到的相关传热学计算结果,包括试验系统分别贮存LN2和LNG各项漏热及理论蒸发率。对理论计算与实验结果进行比较,通过理论计算结果与LN2蒸发率实验结果对LNG试验蒸发率作了预测。根据大气压力下进行的各种充满率的LN2蒸发率实验,拟合出了系统蒸发率与充满率的关系曲线,并分析了系统中环境温度和压力对蒸发率的影响规律。     

基于多元线性回归的低温容器蒸发流量影响因素分析

以液氮为试验工质,对一个容积为35立方米的高真空多层绝热容器进行了日蒸发率试验,将得到的蒸发流量与环境压力、气相空间压力及环境温度之间的关系进行了多元线性回归分析,给出了蒸发流量的回归方程,并通过数理统计理论证明此方程具有较高的显著性。分析了每个影响蒸发流量的因素在多元回归中所起的作用。分析表明,环境压力、环境温度是影响蒸发流量的主要因素,并且环境压力的影响比环境温度大;气相空间压力对蒸发流量的影响比较小,是次要因素。     

Study on effect of liquid level on the heat leak into vertical cryogenic vessels

The diminishing of heat leak into cryogenic vessels can prolong the storage time of cryogenic liquid. With the storage of cryogenic liquid reducing, the heat leak decreases, while the actual storage time increases. Compared with the theoretical analysis, the numerical simulation can more accurately calculate the heat transfer and temperature distribution in the vessel with complex structure. In this paper the steady state heat leak into cryogenic vessels with different liquid level height is analyzed using a finite element model. And liquid nitrogen boil-off method was adopted in experiments to validate the result of numerical simulation. Experimental results indicate favorable agreement with numerical simulation by ANSYS software. The effect of liquid level on heat leak into the cryogenic vessel can be considered in calculation of storage time and structure design.     

Wicking of liquid nitrogen into superheated porous structures

Evaporation in porous elements of liquid–vapor separation devices can affect the vapor-free cryogenic propellant delivery to spacecraft engines. On that account, the capillary transport of a cryogenic liquid subjected to evaporation needs to be understood and assessed. We investigate wicking of liquid nitrogen at saturation temperature into superheated porous media. A novel test facility was built to perform wicking experiments in a one-species system under non-isothermal conditions. A setup configuration enabled to define the sample superheat by its initial position in a stratified nitrogen vapor environment inside the cryostat. Simultaneous sample weight and temperature measurements indicated the wicking front velocity. The mass of the imbibed liquid nitrogen was determined varying the sample superheat, geometry and porous structure. To the author’s extent of knowledge, these are the first wicking experiments performed with cryogenic fluids subjected to evaporation using the weight–time measurement technique. A one-dimensional macroscopic model describes the process theoretically. Results revealed that the liquid loss due to evaporation at high sample superheats leads to only a slight imbibition rate decrease. However, the imbibition rate can be greatly affected by the vapor flow created due to evaporation that counteracts the wicking front propagation.     

低温液体容器无损存储传热模型

分析了低温液体容器无损存储时的传热规律,并建立了传热模型,得出了反映储罐绝热层温度变化的微分方程式。采用数值差分法可以求解出绝热层内部温度变化规律,从而推出储罐内液体的温度和压力的变化规律。