高真空多层绝热结构层间压力反演

高真空是液氢温区多层绝热的基础,通过不同抽气工艺获得的多层绝热材料层间压力分布,使绝热结构性能有显著差异。为了预测多层绝热材料层间压力分布,并作为抽气工艺的评价依据,基于逐层传热学模型,首先通过理论计算建立由不同层间压力分布对应的温度分布组成样本集,应用截断奇异值分解获得其正交基。再根据某绝热结构样品实测的多层材料层间温度分布,采用吉洪诺夫正则化方法对正交基系数进行回归预测,重构层间压力分布,即反演获得了多层绝热材料的层间压力。通过与给定算例的对比验证,结果表明,采用本方法可以从易于精确测量的层间温度分布反演获得层间压力分布,更精确地预测多层绝热材料的性能。为评价、比较和优化液氢容器高真空多层绝热结构的抽气工艺提供参考。

填充二氧化碳的低温真空管道绝热性能研究

填充二氧化碳(CO_(2))的真空绝热结构在低温下因其真空度提升而改善绝热性能,有望被用于低温工程的绝热层。建立并验证了填充空气和CO_(2)的真空绝热板的热导率计算模型,并比较采用空气和CO_(2)填充时真空绝热板的绝热性能;针对有填充材料的真空绝热层建立了表观热导率计算模型,预测了不同条件下管道绝热层的表观热导率。结果表明,当其它条件相同且填充物为玻璃纤维时,填充气体为CO_(2)的真空绝热层的表观热导率低于填充空气的绝热层;相较于二氧化硅气凝胶,绝热层内填充玻璃纤维的绝热性能更佳;当CO_(2)填充压力为10 Pa时、绝热层平均温度为140 K时,表观热导率小于1 mW/(m·K);当CO_(2)填充压力为100 Pa、绝热层平均温度为210 K时,该结构用于LNG输运管道绝热层的表观热导率约为聚异氰脲酸酯硬泡(PIR)的1/10。预制的CO_(2)冷凝真空绝热结构在低温工程领域(如低温液体输送管道)具有较好的应用前景。

变密度多层低温绝热结构的性能比较与分析

为探究航天低温领域的轻质高效绝热技术,探究能够满足重量和绝热性能要求的变密度多层绝热结构,本文总结归纳了两种变密度多层绝热结构类型,利用逐层传热模型对两类变密度多层绝热结构的热流密度、层间温度分布特性进行仿真,并与定密度多层绝热结构进行对比分析。结果表明,重量保持不变时,采用减小低密度区间隔物相对密度、增大间隔物厚度的变密度多层绝热结构,热流密度较定密度多层绝热结构显著降低,是一种适用于低温液体贮存的轻量化、性能优良的低温绝热技术。本文的研究厘清了体现重量和绝热性能优势的变密度多层绝热结构,为今后开展变密度多层绝热结构优化的相关研究提供参考。