低温容器用多层绝热材料的绝热性能研究进展

多层绝热材料被广泛应用于低温容器,其绝热性能是人们重点关注的性能指标。真空良好下,影响其绝热性能的因素包括夹层真空度、材料型号和种类、层数、层密度、等密度或变密度布置以及材料包覆工艺等;真空失效下,夹层气体压力、破空气体种类以及绝热结构参数等会对多层绝热材料的绝热性能产生影响。本文综述了多层绝热材料绝热性能的预测公式。应用Lockheed分析模型对不同边界温度、不同层数下的多层绝热材料的绝热性能进行预测,得到最佳层密度和最小热流密度;在层数一定的条件下,应用Layer-by-layer传热模型对等密度和变密度多层绝热方案的绝热性能进行预测,分析获得了两种实用性较高的多层绝热方案。

液化天然气加注系统真空绝缘双壁管管系应力分析及优化

以某双燃料船舶液化天然气加注系统的真空绝缘双壁管管系为例,通过理论应力计算和有限元软件应力计算结果的比较,验证了有限元应力计算软件的可行性。基于最大允许跨距计算和设计图样,对真空绝缘双壁管管系进行建模、应力计算及分析,确定了管系最大应力数值和应力过载节点。通过将支座类型由Anc改为Guide,并减少支座数量,完成了真空绝缘双壁管管系支座的优化设计,优化设计后各应力过载节点的二次应力均小于许用应力。

低温吸附剂在填充加注过程中性能保护的研究

低温吸附剂,13X和5A两种分子筛的混合物,作为低温容器在役期间保证真空质量的重要部件,起到至关重要的作用。吸附剂特性活跃,在制造过程中不可避免的会与外界接触,导致部分性能的损失,如何减少吸附剂的提前吸附消耗和真空下的重新脱附,是低温真空容器制造的关键控制点,也是研究的重要方向。通过各种控制方案的对比测试,找到合适的控制方案,提高吸附剂的真实性能,为产品真空质量提供有力的保证。

液氢低温输送多层真空绝热管道的热-结构特性研究

由于涉及到液态和气态之间的变化,以及热-结构特性对液态氢的低温温度的影响,低温液态氢管道的设计与普通流体管道的设计不同。通过试验和有限元分析研究了多层真空绝热液态氢管道系统的材料热-结构特性。结果证实,内支撑件的间隔长度和外部管道支架的间隔长度是重要的变量。在设计低温多层真空绝热管道(MVIP)时,有必要考虑到低温、绝热层的性能以及内管的形状和截面长度的影响。试验结果可为氢气运输船和氢燃料船的液态氢管道系统设计提供数据支持。

高真空多层绝热温度场数值模拟研究

基于逐层传热计算方法,计算高真空多层绝热传热量,进而确定高真空多层绝热综合导热系数.结果表明,外界环境温度越高,升高相同温度,高真空多层绝热传热量增加越多,综合导热系数增加越多;基于综合导热系数,进行高真空多层绝热温度场数值模拟研究.结果表明,越靠近冷端,绝热层中温度变化越大,温度降低越明显;越靠近热端,绝热层中温度变化越小,温度升高越微弱.

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。

真空环境中多层隔热材料的隔热性能

通过对一典型多层隔热材料在真空环境下的系列隔热性能实验和分析,分析了多层隔热材料层间温度差(Δt)的分布趋势,揭示了多层隔热材料在不同层间隔热性能的优劣特性及其变化规律。实验结果证明:多层隔热材料的层间温度差(Δt)变化呈U型分布趋势;外层隔热性能优于中间层的隔热性能,4层以内18层以外层间气流状态接近分子流,隔热性能较好,温度差(Δt)大;中间各层气流处于非稳态,隔热性能稍差,温度差(Δt)小;靠近加热板一侧层间温度差小于低温一侧。

6m^3高真空多层绝热液氧容器真空性能

对高真空多层绝热液氧容器的真空寿命影响因素进行了分析和研究， 提出了解决问题的技术方案， 分析了吸附剂、吸气剂在获得和保持夹层真空度中的重要作用。

Ag400直接替代PdO应用于高真空多层绝热储罐中的研究

高真空多层绝热因其超好的绝热性能而广泛的应用于低温储罐,但其夹层真空度会随着材料的放气而逐渐降低,放气的主要成分是氢气。为此,对比研究了新型廉价吸氢剂银分子筛(Ag400)和常规高价吸氢剂氧化钯(PdO)的吸氢特性。分别测定了PdO和Ag400的吸附等温线,根据BDDT理论,均为第一类吸附等温线,属于化学吸附,并用Langmuir等温式进行了分析,PdO的吸附系数为8.11,饱和吸附量为228.53 ml/g;Ag400的吸附系数为8.28,饱和吸附量为29.45 ml/g。Ag400的饱和吸附量,平均最大吸附速率和实验周期内平均吸附速率分别是PdO的13.01%,40.89%和15.92%。综合考虑吸附量和吸附速率,认为Ag400进行PdO的直接替代时,质量比例应不低于10∶1。本文可以为工程设计人员应用新型吸氢剂Ag400提供理论依据。

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。

无人机机载液氢储罐绝热结构设计与仿真

机载液氢储罐对静态日蒸发率、结构强度、储氢质量密度等要求较高。针对特殊的绝热要求和工作环境，对无人机机载液氢储罐绝热结构进行创新设计。选取高真空多层绝热的绝热方式；首次提出一种组合式点接触绝热支撑结构，与普通支撑结构从理论计算和仿真两方面对比说明新型结构的优异性能；采用增加气液盘管长度的方法，增加结构热阻。分别建立机载液氧储罐的一维和三维整体传热模型，并对模型进行理论计算和仿真。研究和分析结果表明：通过组合式点接触绝热支撑结构的热流量比一般支撑结构减少90％以上；具有高真空多层绝热、组合式点接触支撑结构和气液加长盘管的设计方案的漏热量比目前同规格普通低温液氢容器的漏热量低24．6％～35．2％。

国产银分子筛和复合氧化物吸氢剂应用于高真空多层储罐的吸氢性能

高真空多层绝热因其超好的绝热性能而广泛的应用于低温储罐,但其夹层真空度会随着材料的放气而逐渐降低,放气的主要成分是氢气。本文设计了实验平台,研究了国产银分子筛(NewGetter)和复合金属氧化物吸氢剂(PdO&AgO)的吸附等温线。根据BDDT理论,两种等温线均属于第Ⅰ类吸附等温线,符合Langmuir吸附模型,NewGetter饱和吸附量是21.63m L/g,占PdO&AgO的12.12%。平衡压力处于相同范围内时,两种吸氢剂的平均吸附速率和最大吸附速率均随平衡压力的升高而减小;PdO&AgO的平均吸附速率比NewGetter大两个数量级,最大吸附速率比NewGetter大一个数量级。本文可以为两种吸氢剂的推广使用提供理论依据。

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。

真空多层绝热性能测试装置及初步实验验证

建立了一套低温用真空多层绝热材料性能测试装置,用于研究变密度多层绝热材料的特性规律。以内密外疏的层密度分布方式为例,在测试装置充注液氮之后,通过稳态量热法实验研究了真空条件下该布置方式绝热层内不同层位置的温度瞬态和稳态分布规律、单点的降温规律、以及单位面积漏热率情况。考察了稳态温度分布以及单位面积热流随热边界温度的变化特性,并将理论温度分布曲线与实验曲线进行了对比,从而验证层与层模型的准确性。

国内外液化天然气输运容器发展状态

液化天然气输运容器包括罐箱、罐车和车载储气瓶,普遍采用高真空多层绝热方式是国际发展趋势,其合理应用需要多项关键技术。由于产品种类型号相对较少,适合批量化生产以适应液化天然气工业的迅猛发展。液化天燃气输运容器产品发展趋势和技术发展趋势可为我国低温储运容器生产厂家提供一定的参考。

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。

立式高真空多层绝热液化天然气(LNG)储罐的研制

介绍了立式高真空多层绝热LNG储罐的基本结构和工作原理,并对其总体漏热进行了具体分析,给出了计算公式,为绝热性能的分析和优化设计提供了依据.最后针对LNG的特殊性质进行了结构和安全性设计.

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。

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。