低温绝热气瓶压力对日蒸发率的影响规律研究

为研究低温绝热气瓶内液体的蒸发规律,在理论分析的基础上,以充满率为90％的175L高真空多层绝热气瓶为例,采用液氮为工质,研究了日蒸发率随压力的变化规律。实验记录了5种不同饱和压力下的气体流量、环境温度、环境压力等,并将实验结果与理论计算相比较。结果表明,气瓶的日蒸发率随着压力的升高而增大,同时日蒸发率的波动也越大,且环境温度对日蒸发率的影响出现延迟。     

车载液氢杜瓦蒸发率理论与试验研究

为检测低温容器的热性能及车载液氢杜瓦试验系统的设计要求,进行了一系列液氮蒸发率试验.列出根据容器系统结构参数相关传热计算结果,包括试验系统分别贮存液氢和液氮各项漏热及理论蒸发率.对90%充满率条件下的实验结果与理论计算进行比较,通过理论计算结果与液氮蒸发率实验结果对液氢试验蒸发率作了预测.并对容器处于安全压力下自然和憋压两种状态下进行的各种充满率的液氮蒸发率实验结果,分析了系统中压力、充满率与蒸发率相互之间的关系.     

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。     

不同液位下低温绝热气瓶静态蒸发率的变化趋势研究

对常见的几种不同容积大小、不同型式的低温绝热气瓶进行静态蒸发率测试,研究不同液位下同一气瓶的静态蒸发率及变化规律。测试结果表明,对于同一立式低温绝热气瓶,随着瓶内深冷介质液位的逐渐降低,其静态蒸发率逐渐减小,静态蒸发率与液位存在确定的线性关系。然而,对于同一卧式低温绝热气瓶,静态蒸发率与液位不存在完全线性关系,其液位高于40%时,静态蒸发率相对稳定。     

焊接绝热气瓶静态蒸发率定压测量

焊接绝热气瓶静态蒸发率是焊接绝热气瓶的重要性能指标,根据焊接绝热气瓶使用过程中的热稳定性、贮存介质及应用的特点,提出了焊接绝热气瓶静态蒸发率定压测量方案,相对于国标规定的测试方法,该方案充分利用了焊接绝热气瓶的使用特点,实现了焊接绝热气瓶在工作压力下测量静态蒸发率,可以有效缩短测试准备时间,无需放气至环境压力,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,通过计算给出静态蒸发率值,以便于与标准规定值比较。     

低温绝热气瓶真空寿命模拟试验研究

提出了对绝热气瓶真空夹层逐次充入模拟气体进行绝热气瓶漏气和材料放气的真空寿命模拟试验评价方法。试验实例表明:低温绝热气瓶静态蒸发率在低温下夹层压力>5×10^-2Pa后迅速上升,即5×10^-2Pa可视为夹层真空寿命终结的拐点(或阈值)。5A分子筛在液氮温度下对氮具有巨大的吸附潜力,对氢表现出弱的吸附能力。真空绝热夹层的材料放气对真空寿命的影响远远大于漏气的影响,提高绝热气瓶真空寿命的技术途径是减小夹层材料的放气率和改善内置吸附剂对氢的吸附能力。模拟试验能直观、实际、准确地研究漏气和放气对真空寿命诸因素的影响,为确定切合实际的设计参数和工艺提供参考数据,进而推广用于各类真空绝热型低温容器的真空寿命评价和应用。     

40英尺液化天然气铁路及其联运罐式集装箱静态蒸发率计算及测试研究

针对铁路及其多式联运液化天然气罐式集装箱,对其静态蒸发率进行了理论计算,在理论计算中引入了温度修正系数kt来考虑装载LNG介质时对液氮温区下绝热层比热流的影响,同时引入了结构修正系数ks来考虑结构和深冷下罐体收缩对支撑部位热传导的影响,采用液化天然气作为介质开展了静态蒸发率试验测试,综合测试结果对理论计算模型进行了验证,在此基础上开展了相关关键参数对LNG罐式集装箱静态蒸发率的影响分析研究。     

车载LNG气瓶绝热性能便携式测试方法研究

基于车载LNG气瓶结构原理、现有检测方法和经济成本,采用定压方法进行了LNG气瓶绝热性能快速测试的实验研究。结果表明,在气瓶运行压力下,采用层流式质量流量计和压力控制器通过特定算法可以有效地反映气瓶的绝热性能,显著提高检测效率。     

4种不同加注结构在无排放加注中的性能比较

以175 L立式低温绝热气瓶为载体,对L型、U型、侧喷淋和直管4种不同的加注结构进行了实验研究,根据各结构随着供液压力变化对气瓶压力、最终充满率和加注时间的性能影响,得出直管加注结构更适用于小型立式低温容器的加注结构。通过分析各加注结构的结构特性及效果,验证了MMCAP(Martin Marietta Crgogenic Analysis Program)分析模型关于液面扰动比气相空间气液混合更容易提高冷凝率的预测是合理的。     

新独立B型液化天然气船模拟舱蒸发率测试

为了研究新独立B型液化天然气船绝热结构的低温性能,以体积47 m3,绝热层厚度400mm的新独立B型液化天然气船模拟舱围护系统为研究对象,采用气体质量流量计法对模拟舱进行蒸发率测试,并通过绝热结构内的温度传感器得到低温下模拟舱的温度分布。随后通过建立修正公式将模拟舱的液氮蒸发率转换为实船工况下的LNG蒸发率。最终通过误差分析与计算表明,新独立B型天然气船模拟舱围护系统的绝热性能达到实船日均蒸发率0.1%/d的设计要求。     

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.     

基于AMESim的液氮可控传输性能分析

针对超低温冷却加工液氮可控传输难题,分析了热流量、管路压降等复杂因素对液氮可控传输的影响机制,提出了基于AMESim的液氮可控传输性能分析方法,建立了受热管道液氮两相流动传热数值模型,并在此基础上,研制出一套液氮可控传输原理性系统。通过对比实验表明,提高系统的输入压力能够增大低温流体的流量,缩短系统进入热平衡状态的时间,提高输出流体的干度和流型的稳定性;研制出的液氮可控传输原理性系统在输入压力为1.3 MPa时,在一定的开口范围内,能够稳定输出流量可控的低干度流体,且符合超低温冷却加工的要求。     

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。     

B型LNG模拟舱内低温流体两相流动与相变传热数值研究

本文以内容积为40 m³,绝热层(聚氨酯)厚度为400 mm的新型独立B型液化天然气船模拟舱为研究对象,对模拟舱内低温流体的两相流动及相变传热问题进行了非稳态三维CFD模拟。采用流体体积函数(VOF)模型追踪气液相界面,利用Lee模型作为相变模型,在相变模型中考虑了静压的影响,对模拟舱的温度分布及静态BOG生成速率进行了计算。研究了在不同液位以及绝热层存在破损的情况下模拟舱的温度分布及静态BOG生成速率的变化,同时研究了当模拟舱密闭时的增压特性。对比模拟结果与实验结果,偏差在10%以内,模型对模拟舱内的低温液体的蒸发过程模拟较好,可为新型独立B型液化天然气实船的设计和改进提供参考。     

Model of large pool fires

A two zone entrainment model of pool fires is proposed to depict the fluid flow and flame properties of the fire. Consisting of combustion and plume zones, it provides a consistent scheme for developing non-dimensional scaling parameters for correlating and extrapolating pool fire visible flame length, flame tilt, surface emissive power, and fuel evaporation rate. The model is extended to include grey gas thermal radiation from soot particles in the flame zone, accounting for emission and absorption in both optically thin and thick regions. A model of convective heat transfer from the combustion zone to the liquid fuel pool, and from a water substrate to cryogenic fuel pools spreading on water, provides evaporation rates for both adiabatic and non-adiabatic fires. The model is tested against field measurements of large scale pool fires, principally of LNG, and is generally in agreement with experimental values of all variables.