35 K空间深低温热传输系统性能天地差异

为了解决空间红外探测系统的深低温散热问题,保证红外探测器的低温工作环境,基于脉冲管制冷机和深冷环路热管,设计研制了一套35 K温区的深低温获取与热传输集成系统.该系统由一套35 K温区氖工质深冷环路热管、两台35 K温区脉冲管制冷机、一台150 K温区脉冲管制冷机、隔热冷屏、测温/加热组件、控制系统等组成.完成了地面单机级、整星级热真空测试,并于2020年完成空间飞行测试.在地面单机试验中开展了水平姿态和逆重力恶劣姿态下的传热测试,保证了空间微重力下必定能稳定工作;整星级测试验证了系统在卫星平台散热工况下的工作特性,空间飞行测试获得了系统的空间微重力下的工作性能.本文分析了系统在上述不同阶段的热性能,包括超临界启动特性,稳态运行性能等,验证了相关设计的正确性,重点对比了不同阶段的性能差异,分析其可能的原因.

低温阀门试验装置及其试验过程的低温传热学分析

文中结合工程实际,从低温传热学的角度,对低温阀门深冷试验装置的关键部件和试验过程进行分析,从而对装置在生产制造方面提出了一些建议,并就装置在使用过程中出现的一些现象进行了探讨。

低温阀门深冷试验装置的设计

结合工程实际,提出了一种较完整的低温阀门深冷试验装置设计方案,并就装置结构、参数检测、深冷处理机理和低温试验方法等方面的内容进行了探讨。

阀门低温试验装置的节约型设计

阀门低温试验装置兼有深冷处理和低温试验的双重功能,是低温阀门生产过程中的重要设备,其冷媒和试验介质等消耗巨大且价格昂贵,对低温阀门的整机成本具有重要影响。提出了一种低温阀门试验装置的节约型设计,从组成装置的低温系统、压力试验系统和测控系统等方面着手,寻找减少消耗的途径,并重点讨论了多种高效保温技术,通过液氮喷淋实现自动调温的方式,贵重试验介质回收重复利用技术,数据采集和智能化操作模式等,提出了应从多渠道实现装置的节约型设计。

基于ANSYS的低温阀阀盖颈部长度传热学分析

分析了低温阀内部介质温度变化对填料函填料处密封的影响,通过假设对阀盖模型简化建模,利用ANSYS对模型进行传热学分析,得出不同长颈阀盖颈部长度所对应的填料函底部温度值的对应关系,并对模拟计算的长颈阀盖颈部长度值与其它标准规范及手册中所规定的数值进行对比分析,最终总结出影响长颈阀盖颈部长度数值的主要因素。

液氢低温截止阀传热及应力的模拟研究

应用ANSYS有限元分析软件对通径为DN25的液氢低温截止阀在超低温下的传热和应力进行分析。研究了阀体、长颈管、阀杆管等部件的温度和应力在低温下的分布情况。研究结果表明长颈管和阀杆管存在较大的温度梯度,显示了长颈管和阀体应力集中的部位。

基于响应面法的低温风洞扩散段热力学模型修正

低温风洞运行过程消耗大量液氮和电力,洞体结构产生附加热应力和热变形,建立可靠的低温风洞热力学模型对研究风洞运行安全性和经济性是必不可少的。以低温风洞扩散段为方法研究对象,建立有限元热力学模型,为提高热力学模型和实际模型的相关性,使用响应面法对有限元热力学模型多个参数进行修正。通过对比分析温度、应力监测点试验数据和仿真数据的差别,确定驻室锥形体内表面对流换热系数为待修正参数;使用中心复合试验设计生成有限元热分析样本空间,以温度、应力监测点试验数据和仿真数据的残差均方和为考核指标,在样本空间内对残差均方和进行非线性回归分析,建立残差均方和的响应面模型;以所有监测点残差均方和总和为目标函数,在样本空间内进行多目标非线性优化分析,得到最优解;验证修正后的热力学模型,结果表明:(1)基于响应面法的热力学模型修正是可行的;(2)修正后的热力学模型分析数据与试验数据吻合性提高,并且适用于其它降温试验。

中国大型LNG/FLNG绕管换热器研发进展与工业化应用

大型LNG/FLNG绕管换热器是FLNG和大型LNG生产建设的核心装备,技术门槛高,长期由美国APCI和德国Linde公司垄断。本文全面回顾了中国在大型LNG/FLNG绕管换热器研发和工业化应用方面的最新进展,主要包括:①构建了适用于烷烃工质冷凝与沸腾流动的高精度数值模拟方法,提升了数值计算的准确性和稳定性,数值模拟结果与实验数据相对误差在±20%以内;揭示了晃动及结构参数对烷烃工质复杂相变流动传热的影响机制,建立了烷烃工质复杂相变流型转换准则与分流型的流动换热关联式;开发了具有自主知识产权的大型LNG/FLNG绕管换热器仿真设计软件,其仿真结果与现场运行数据平均相对误差小于5%。②研制了300 m以上超长无缝换热铝合金管及3种适用于LNG/FLNG绕管换热器的新型均布器,形成了基于铝换热管的大型LNG/FLNG绕管换热器结构优化设计技术,开发出了中国首套全铝制30万m3/d LNG/FLNG绕管换热器,通过了CCS认证,并制定了相关企业标准。③搭建了全球首个LNG/FLNG绕管换热器工业化测试平台,完成了首套全铝制30万m3/d LNG/FLNG绕管换热器静止和晃荡工业化应用测试,结果表明国产LNG/FLNG绕管换热器在换热等方面性能良好。相关研究成果为未来自主设计和建造大型LNG/FLNG绕管换热器奠定了基础。

低温风洞绝热系统的研究现状及其关键技术

为保持低温风洞的内部环境温度,提高试验效率,基于低温风洞运行的特殊工况,讨论多种低温绝热方式在低温风洞中应用的可行性,总结了目前小尺寸研究型低温风洞绝热系统的研究现状,对比分析外绝热、冷箱、内绝热以及内外绝热组合等4种绝热结构的优缺点.对低温风洞内绝热系统的关键技术点——设计技术、低温流-固-热多场耦合分析技术及试验技术进行了阐述分析,并对大型低温风洞内绝热系统设计和建设过程中需要重点开展的工作进行了展望.

低温绝热气瓶绝热性能检测时间优化分析

蒸发率是用来检测低温绝热气瓶绝热性能是否合格的一个重要指标,但是目前仍存在检测时间较长的不足。依据一维传热模型,提出了一种基于一定检测时长的优化检测方法。该方法以少于24 h的实际检测数据作为样本来获取传热系数等部分参数,并利用获取的参数预测剩余时间的蒸发流量,最终实现缩短检测时间的目的。为了验证优化方法的有效性,搭建了恒温箱实验台并进行了相关试验测试。对比结果表明,计算结果与试验值符合良好,误差在5%以内,验证了模型的可靠性与实用性。

基于传热计算的低温储罐吸阀冬季可靠性分析

研究基于传热基本原理,对中国北方某低温乙烯储罐顶部吸阀伸出管道在冬季条件下的管端温度进行了数学建模与计算分析,同时结合当地大气情况分析了在极端情况下吸阀管道是否会出现结冰问题而影响工作可靠性,计算结果显示:在设计合适的伸出长度下,即使完全忽略日照、罐壁热传导等热量输入因素,吸阀管道仍可以保证不会出现结冰情况,可靠性可以得到保证。

低温传输管线漏热测试平台设计及实验研究

以同轴型液氦低温传输管线为研究对象,将同轴型液氦低温传输管线简化为液氮传输管线进行模拟研究,得到了管线漏热量及温度分布.设计了低温传输管线漏热测试平台,该平台可实现不同绝热支撑及不同多层绝热材料的对比优化实验,有效评估待测低温传输管线的漏热量,具有样件可替换、测试简便、精确度高等优点,测试精度小于4.2%.基于该测试平台,开展了低温传输管线的性能实验研究,得到单个绝热支撑和多层绝热材料的漏热量分别为0.44 W/m和1.02 W/m,低温传输管线的总漏热量为1.46 W/m;多层绝热材料的表观导热系数为2.79×10-4 W/（m·K）.实验验证了低温传输管线漏热测试平台的有效性和准确性.