真空多层绝热LHe输送管设计计算与传热分析

文章根据系统对输送管的性能要求,进行了LHe输送管结构设计和绝热材料的选型,计算真空多层绝热管的真空性能及传热性能的主要参数,求出其真空夹层的最大允许漏率及单位管长的热损失。经NBI实验,表明该管在100 L LHe输送中热损小,满足设计需要。

液氦传输管线的支撑设计和静力学分析

液氦传输管线是大型氦低温制冷设备高效运行和冷量运输的保障。为了设计出满足工程要求的管线,采用高真空多层绝热能减少管线的漏热。与此同时,选择合适的支撑结构和布置间距对减少漏热和满足强度要求是十分重要的。采用有限元软件ANSYS对液氦传输管线的支撑和补偿件等进行了静力学分析,结果表明:设计的液氦管线每间隔3 m布置一个支撑能很好的满足强度和减少漏热的要求;同时采用的波纹管进行低温应力补偿,对应力集中点进行了分析,模拟结果能满足强度要求,论证了管道设计的合理性和可行性。

大口径液氦温区管道接头结构设计及性能分析

通过有限元方法对大口径液氦管道接头及密封结构进行热-应力分析。结果表明,整个管道接头的漏热量为2.8 W,当密封件的初始压缩量为2 mm时,在低温下密封接触面的应力大于0.5 MPa,满足管道接头对漏热量及密封的要求,具有工程可行性和合理性。

采用不同辐射换热模型对液氦传输管线的数值研究

低温传输管线是大型低温制冷设备中的关键部件之一,采用高真空多层绝热方式减少低温传输管线的漏热。基于Fluent计算平台,分别采用DTRM模型、P1模型、ROSSELAND模型、DO模型、S2S模型对真空环境下的液氦传输管线进行了数值模拟。对比解析计算解,确定了适合液氦低温管真空环境下辐射换热的计算模型,并利用S2S模型对低温传输管线的整体结构进行了模拟。模拟分析表明:S2S模型计算得到的管壁面辐射和温度场与解析解较为接近,更适合真空环境下的壁面辐射换热计算;支撑漏热为主要漏热,管壁面间辐射换热占总漏热量比例较小,整体漏热小于1W/m,满足设计需求。