液氢用低温复合多层绝热材料的传热特性研究

基于液氢高效储运对低温绝热的需求,将液氢温区复合多层绝热材料(包含泡沫材料与多层绝热材料)作为研究对象,通过Layer-by-Layer模型构建复合多层绝热材料层间温度分布数值模型,分析了热通量随热边界温度、真空度与总层数变化规律。结果表明,热通量随着热边界温度的升高而增大,靠近冷边界区域的多层绝热材料承担了主要的绝热功能。随后对不同组合模式改变真空度下传热特性进行分析,发现相较于多层绝热材料,添加泡沫材料热通量减少20.76%。此外,复合多层绝热材料中多层绝热材料总层数的增加可以有效抑制热通量增加,综合考虑性能成本,在总层数为50层时抑制效果达到最佳,此时热通量为0.537 7 W/m^(2)。

常压条件下复合多层绝热材料隔热性能研究

为研究常压环境湿度对硬质聚氨酯泡沫与多层绝热材料组合的复合多层绝热材料隔热性能的影响,常压下采用量热器法测量了该绝热材料在高、低湿度环境下的表观热导率,并通过建立多层绝热材料的常压逐层传热理论模型,分析了常压环境中复合绝热材料的隔热机理,及湿度对其隔热性能的影响。结果表明:常压条件下,环境湿度增加一倍,复合多层绝热材料的表观热导率增加约13.07%,且湿度对多层绝热材料隔热性能的削弱是其隔热性能降低的主要原因;基于干空气与凝结水/冰并联热阻的常压逐层传热模型与实验结果吻合良好,通过改进现有常压多层绝热材料的传热模型,分析了湿度对多层绝热材料隔热性能的作用机理。

复合型真空多层绝热低温容器真空丧失后热响应研究

搭建了高真空多层绝热低温容器完全真空丧失研究实验台,分别利用干燥氮气及空气作为破空气源,进行了低温容器发生完全真空丧失事故后排放试验和无排放试验。排放试验中测得了复合型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并计算了热流密度;无排放试验中测得了复合型真空多层绝热低温容器在发生完全真空丧失事故后的压力上升情况和液体的温度分层。试验结果表明,导入复合型真空多层绝热低温容器绝热夹层的气体种类对其完全真空丧失后的响应有很大的影响。

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。

复合绝热低温容器真空丧失后抗热冲击分析

真空丧失对低温容器的安全性是一大威胁,可能会造成严重后果。文中通过实验,利用氮气为破空介质,对比了高真空多层绝热结构与真空复合多层绝热结构低温容器在真空丧失情况下的排放率和漏热。结果表明,复合绝热结构在真空破坏时能较好的保护低温容器,大大降低了低温储罐真空丧失后的热冲击。