液氦储罐高真空多层绝热结构影响研究

为了明确液氦储罐真空多层绝热结构的最佳层密度,采用Lockheed模型研究热流密度与层密度的关系,确定最佳层密度,探讨绝热层厚度、环境温度、绝热空间真空度对液氦储罐绝热性能的影响。研究结果表明:液氦储罐最佳层密度为41层/cm;绝热层真空度减小,热流密度下降,真空度下降到一定值后,热流密度几乎不再下降;热流密度与环境温度、绝热层厚度分别呈正、负相关,当厚度增加到一定值后,热流密度下降速率减小。在实际确定绝热层厚度和真空度时,应兼顾经济性和绝热性能。研究结果可为液氦储罐高真空多层绝热结构的设计提供参考。

变密度多层绝热的理论分析

讨论了一种新型的多层绝热结构,针对径向内外侧不同层间辐射阻断的强弱比例特征、材料重量、以及结构强度,对多层材料的布置进行了优化设计。主要分析多层绝热的绝热性能随层密度分布的变化规律,寻找特定条件下最优化层密度的分布方式,并研究了最优化层密度分布方式与绝热系统各参数之间的关系。

变密度多层绝热最优层密度研究

基于正交实验法对变密度多层绝热(VD-MLI)设计不同层密度组合方案,同时采用逐层传热分析模型进行漏热量计算。结果表明不同层密度组合的VD-MLI漏热量不同,VD-MLI最优层密度组合方案为低密度区8层/cm,中密度区14层/cm,高密度区20层/cm。在最优层密度组合基础上,确定了不同热端温度条件下,液氮、液氧、液态甲烷VD-MLI满足漏热量要求的最小厚度。热端温度165K,液氮最小厚度9mm,液氧8mm,液态甲烷6mm;热端温度300K,液氮最小厚度39mm,液氧38mm,液态甲烷36mm;热端温度400K,液氮最小厚度94mm,液氧93mm,液态甲烷92mm。

高真空多层绝热低温管道内管路波纹管应力非线性有限元分析

广泛用于LNG等输送的高真空多层绝热(HV-MLI)低温管道常使用波纹管膨胀节来补偿其内管的冷缩变形,波纹管由于工作在深冷环境中且要承受液体内压,在实际使用过程中常出现断裂进而导致整个管道失效。为此,介绍了HV-MLI低温管道的基本结构,建立了波纹管有限元模型,在HV-MLI低温管道输送LNG、LO_2及LN_2的不同工况下对波纹管进行了应力非线性有限元计算,分析了轴向位移载荷及内压载荷分别作用下的波纹管响应状况,并结合国家标准GB/T 12777—2008对所用波纹管进行了强度及疲劳寿命校核。结果表明:(1)波纹管满足HV-MLI低温管道使用要求;(2)输送LN_2工况时波纹管等效应力最大,波纹管波峰内表面为危险点,此时可以考虑适当降低介质输送压力;(3)轴向位移载荷引起的波纹管子午向应力远超过材料的屈服极限,是引起波纹管疲劳损坏的主要因素,在管道设计及使用时应严格控制其数值。

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。

L形高真空多层绝热低温管道热-结构耦合分析

用于输送LNG等低温介质的高真空多层绝热(HV-MLI)低温管道常处于深冷环境且要承受流体内压,在热-结构耦合作用下的受力较为复杂。为了研究HV-MLI低温管道各部件在复杂载荷作用下的响应状况,以某水平—竖直走向的L形HV-MLI低温管道为例,建立了热-结构耦合分析有限元模型,计算得出了不同工况下的管道温度场分布情况,以及管道中内管、外管、热桥、波纹管和绝热支撑上的应力及应力随各载荷的变化关系。分析结果表明:(1)绝热支撑和热桥是影响管道漏热量的主要部件,以输送LN_2为例,通过上述两个部件的漏热量分别占管道总漏热量的49.07%和49.32%;(2)内管、外管、弯头及热桥等部件应力较小且低于材料屈服极限,实际使用过程中不易发生危险;(3)波纹管应力随输送介质温度的降低和补偿内管长度的增加而增大,水平管段波纹管的应力较高,是管道中的危险部件;(4)内管所受内压是影响绝热支撑应力的主要因素,随内管内压的增大,水平管段与竖直管段中离弯头最近的绝热支撑应力大幅增加,而远离弯头的其他位置处的绝热支撑应力变化不大,因而可适当增加离弯头最近的绝热支撑厚度,同时减少远离弯头处支撑的厚度,以便在保证强度的同时减少漏热量。

高真空多层绝热结构中一氧化钯吸氢特性研究

对高真空下的一氧化钯吸附氢气的特性进行了分析和研究,实验测定了一氧化钯吸附氢气的机理,不同条件下一氧化钯对氢气的吸附特性,以及设置一氧化钯对夹层漏放气的影响。实验证明,在夹层中使用恰当的混合吸附剂,可以有效减小夹层的漏放气量,提高低温储罐的寿命。

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,导入高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传热过程有很大的影响。

高真空多层绝热低温容器整体热分析及试验验证

对35 m3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、试验和使用提供参考。

高真空多层绝热的主要影响因素

通过分析国内外的代表性文献，着重从原理及影响因素方面对高真空多层绝热的研究情况进行了论述。

基于Lockheed模型的变密度多层绝热理论分析与实验

采用Lockheed模型,对变密度多层绝热的传热过程进行了理论分析,提出了最佳层密度的概念,重点讨论了层密度与边界温度关系、层密度区域划分、层密度配置和最佳层密度下热流密度的变化。分析得出较优的3区域层密度绝热结构和影响热流密度变化的热边界温度范围。同时通过实验验证,结果与计算的结果较好的吻合。

高真空多层绝热低温容器完全真空丧失后升压规律的试验研究

高真空多层绝热低温容器是一种危险性很高的压力容器。绝热夹层完全的真空丧失是可能发生在高真空多层绝热低温容器上的、并会对低温容器带来严重的安全隐患。在搭建了高真空多层绝热低温真空丧失试验台的基础上,用试验的方法研究了低温容器的绝热材料层数和初始充满率对其真空丧失后无排放贮存过程中升压的影响。试验结果表明,高真空多层绝热低温容器绝热夹层内的绝热材料层数及其初始充满率都对容器完全真空丧失后的升压过程有着重要影响。

变密度多层绝热性能测试装置及实验验证

建立了一套变密度多层绝热性能测试装置,用于研究变密度多层绝热技术的特性规律。实验应用低温量热法原理测试了真空度、层密度及热边界温度对变密度多层绝热性能的影响。实验结果与理论计算分析结果相吻合,验证了理论计算分析的准确性。

高真空多层绝热低温容器真空丧失试验研究

通过高真空多层绝热容器真空丧失试验,分析了不同绝热结构下容器真空丧失后的升压规律,同时讨论了容器内气液状态变化。利用试验数据计算了容器真空丧失后的热负荷变化,并综合比较分析了不同绝热结构下的漏热量、气体升压、液体温度变化。经研究发现,容器夹层真空丧失后气液相处于不平衡态,气相空间压力变化呈现出三种不同状态,夹层的漏热量决定了液体升温和容器升压速度。

高真空多层绝热容器真空丧失后传热研究综述

高真空多层绝热低温容器突然的真空丧失可能会引发重大的安全事故。文中综述了国内外研究者在高真空多层绝热低温容器突然的真空丧失方面的研究成果,并对未来的研究方向进行了讨论和展望。

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。

高真空多层绝热低温容器真空丧失后的传热研究

高真空多层绝热低温容器的绝热夹层发生完全的真空丧失事故后,由于自然对流换热的原因,其绝热夹层的漏热量会急剧增加。在搭建了高真空多层绝热低温容器完全真空丧失后的传热研究实验台的基础上,使用干燥氮气为破空介质、液氮为低温介质,进行了多次高真空多层绝热低温容器的完全真空丧失实验。重点研究了低温容器液位及绝热材料层数的变化对其绝热夹层完全真空丧失后传热的影响。

中小型LNG储罐的高真空多层绝热结构及影响因素

本文简述了LNG储罐常用的绝热结构和高真空多层绝热模型,重点分析了真空夹层热流传递的3种形式:辐射传热、残余气体导热和固体导热。通过分析影响LNG储罐绝热效果的4个主要因素:真空度、压缩负荷、总层数和层密度、边界温度,提出了减少高真空多层LNG储罐漏热量的措施。

辐射换热对高真空多层绝热管道漏热量计算的影响

为了实现用表面温度法在线测量高真空绝热管道的漏热量,需要全面研究绝热管道表面与环境之间的换热.建立了多层绝热管道热量传递模型,通过计算管道漏热量与环境温度之间的关系,分析了辐射换热对管道漏热量计算的影响.结果表明,当管道表面黑度较小时,辐射漏热量所占的份额在20%左右,但当管道表面黑度较大时,辐射漏热量所占份额达到60%左右,并且环境温度越高,辐射换热对漏热量计算的影响越大.

高真空多层绝热低温容器真空丧失的实验研究

突然的、完全的真空丧失是一种可能发生在高真空多层绝热容器上的严重事故。为了保证高真空多层绝热容器的安全使用,真空丧失后的漏热量是进行高真空多层容器设计的一个重要参数。利用一个工业化高真空多层绝热低温量热器,以液氮为介质研究了其真空丧失前以及内筒壁及外筒壁泄露后的传热。结果表明,真空丧失后排放率及漏热量都会急剧增加,但是多层绝热材料仍然起到了一定的保温作用。由于空气中的部分气体在绝热层内部的凝结,导致低温容器外壁泄露后的漏热量远高于内壁泄露后的漏热量。