低温液体无损储存技术的发展与应用

根据低温液体储存的绝热历程介绍了无损储存的多种不同方案,并针对不同的方案阐述其应用领域,指出了中国无损储存的发展方向。着重介绍了美国NASA最近提出的ZBO储存的概念,即采用高可靠性的小型制冷机和高性能多层绝热系统实现零蒸发储存,将使得进入空间的费用大为降低。为中国航天事业的发展,有必要对这一关键技术进行预先研究。

基于两相流的无损储存系统仿真与实验研究

研究了无损储存(Zero Boil-Off,ZBO)储罐内低温液体流场的变化情况,针对液氮无损储存储罐建立二维轴对称模型,以UDF程序定义蒸发冷凝模型,分别对制冷机关闭和开启两种工况下储罐内部温度场、速度场进行数值仿真计算,得到了液氮储罐内流体流动、传热等规律。结果表明:制冷机关闭工况下,氮气温度从边界到储罐中心逐渐降低,液氮在储罐漏热作用下产生涡旋,温度逐渐趋于一致;制冷机开启工况下,模拟初始阶段储罐内流场与制冷机关闭工况基本一致,后期氮气温度降低至77 K,制冷量对液氮流场影响较小。搭建液氮储罐实验平台对模拟结果进行验证,仿真计算结果与实验结果对比表明:两者结果较为吻合。