层间稀薄气体传热对多层绝热材料性能的影响分析

通过建立的热量传递模型,分析了不同的气体稀薄程度(Knudsen数)时,气体传热对多层绝热材料有效热导率和各层温度分布的影响。分析表明:由多层绝热材料真空度变化引起的稀薄气体传热量波动较大,在10—60层/cm层密度范围,真空度低于100Pa时,Kn数属于自由分子状态区域和中间压强区域,此时材料的有效热导率随残留气体热适应系数的增大而减小,并随着真空度的降低而增大;当残留气体为空气时,为保证多层材料的绝热性能,尽量维持真空度不低于10-2Pa。同时分析表明,为有效降低低真空下稀薄气体传热对多层绝热性能的影响,可以采用综合热适应系数较低的气体置换夹层中的空气,以减少低真空多层绝热材料的有效热导率,改善绝热性能。     

低温容器真空夹层中绝热材料放气特性实验研究

绝热材料放气是造成低温容器真空夹层真空失效、绝热性能恶化的主要原因。利用自建的材料放气速率实验装置,对绝热材料的放气特性、残余气体成分及影响因素进行了实验研究。实验结果表明：绝热材料的放气特性曲线符合非金属材料扩散放气模型,残余气体成分包括H₂O、N₂、O₂及CO₂,且主要成分为H₂O;真空夹层内的真空度越高,材料的放气速率越大;材料表面粗糙度越大,其放气速率越大;氮气置换空气的抽真空工艺亦可引起绝热材料的放气速率大幅度提升。     

高真空多层绝热结构的真空失效传热研究

针对两种高真空多层绝热结构进行传热性能研究，并与工程中常用绝热结构进行对比分析，对三种不同绝热结构分别以甲烷与空气作为破空气体进行抗热冲击性能试验。研究表明，相对于其他非冷凝气体，甲烷这类冷凝气体进入绝热夹层后会出现冷凝现象，冷凝现象会增加夹层内传热。气凝胶+纤维隔热纸+铝箔(新型绝热结构1)相对植物纤维纸+铝箔(新型绝热结构2)在同一真空失效气源条件下，能够有效降低气体蒸发速率峰值，降低程度约为25%至40%,降低真空失效后夹层漏热量约为30%至55%,且能够有效延缓气体峰值出现的时间。     

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,使用于燥氮气为破空介质、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...     

低温容器高真空多层绝热性能分析

高真空多层绝热性能对于低温容器的应用与安全至关重要。文中依据逐层导热计算模型,对高真空多层绝热低温容器的气体导热、间隔材料的固体导热和反射屏的辐射换热进行了分析计算,给出了多层绝热层中每一层的温度分布情况,气体导热、固体导热及辐射换热所占的比例,换热系数随层数的变化情况,以及真空度对绝热性能的影响,为提高高真空多层绝热性能提供了理论依据。     

不同容积低温容器绝热真空瞬间完全失效后传热特性比较

搭建了低温容器在绝热真空瞬间失效后传热研究实验台,分别选择在LN2温度下可凝结气体(Ar和O2)和混合气体(Air)导入两只容积规格和形状不同、但绝热材料层数相同的低温容器真空夹层进行绝热真空失效试验。结果表明,相同绝热材料层数、不同容积规格的低温容器绝热真空瞬间失效后的热流密度非常接近,这为实验结果的推广运用提供了必要的依据。     

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。     

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。     

内部真空度对真空绝热板导热系数的影响

真空绝热板板内真空度是影响真空绝热板绝热性能的关键因素之一,通过合理地降低板内真空度以降低板内残余气体引起的导热,继而以维持其较低的导热系数。在真空绝热板芯材内部埋置微型压力传感器,通过测量板内残余气体压力变化,检测真空绝热板内的真空度,并结合大平板导热仪,获取对应压力下的真空绝热板导热系数。通过实验和理论模型计算得到板内真空度与真空绝热板绝热性的关系,以及得到真空绝热板板内真空度与导热系数的最佳组合。     

热阻对液氮冷屏性能的影响研究

超导元件需用液氦降温至极低工作温度才能实现超导性能,液氦温区仅靠真空多层绝热方式无法达到理想绝热效果,采用液氮冷屏隔断液氦和环境之间的传热,能够有效降低液氦系统蒸发损失和液氦用量。为研究热阻对液氮冷屏传热特性的影响,建立了液氮冷屏热阻模型,通过理论传热计算得到了不同热阻与冷屏板温度及传热量之间的关系,利用数值模拟软件对不同热导率材料和不同板厚下冷屏板的温度分布进行了分析。结果表明,最不利热阻为接触热阻和导热热阻,采用高导热系数材料及适度增加冷屏板厚度有助于提高冷屏板温度分布的均匀性,减小接触热阻和冷屏板表面发射率有助于提高冷屏隔热性能,为改善冷屏热屏蔽效果提供依据。     

航天器多层绝热材料的非稳态传热分析

根据反射屏能量平衡建立了多层绝热材料的非稳态传热方程。以双面镀铝涤纶薄膜为研究对象,在不进行预处理、表面印花处理两种实验条件下,得到了绝热材料中各反射屏温度随航天器飞行过程中的具体数值变化规律。最后,在特定的两个时刻分析了绝热材料的当量热导率及其分量,发现残留气体导热约占70%。     

ITER装置CTB盒冷屏绝热结构初步设计与分析

根据装置系统对CTB盒的绝热性能要求,文章对CTB盒的真空绝热层的选型、搭接处理和真空度保证措施进行了分析和设计,并分别对辐射传热、固体导热、气体导热的表观传热系数,和绝热结构总的热损失进行了数值计算。经初步检验,该绝热结构的设计是可信的,并且其总的热损失能够满足ITER设计文集的要求,为CTB盒内部冷屏的设计和制造提供了可靠的技术参数。     

低温推进剂贮存中SOFI和MLI实验研究

根据低温推进剂长时间在轨贮存的要求,设计并搭建了绝热系统地面验证测试装置,对绝热系统的热力学性能进行测试。针对55L贮箱,采用了泡沫绝热(spray on foam insulation,SOFI)和多层绝热(multilayer insulation,MLI)结合的复合绝热系统,分别在高真空(5×10^-3Pa以上)和大气压条件下进行了验证实验(液氮作为替代工质)。贮箱外绝热系统为15m m厚泡沫绝热层和45组多层绝热时,高真空条件下液氮日蒸发率为0.77%,多层绝热层表观热导率为1.29×10^-4W/(m·K),据此折算为液氧时日蒸发率为0.55%。将高真空和大气压条件下的实验结果比较发现,泡沫绝热层所占热阻分别为总热阻的0.19%和45.14%。     

EASTװ�õ�һ���ȳ���ȴ�ṹ�ؼ����յ��о�

对由埋管引起的面对等离子体第一壁热沉冷却结构冷却效果的下降进行了实验测量与数值模拟。在相同加热源条件下,比较了热沉内光孔、埋管打压胀管及高温真空埋管钎焊三种工艺实验件的换热效率,并与数值模拟的结果进行比较,确定了合理的计算模型和参数。对高场测的热沉原型件,比较了埋管打压胀管和高温真空钎焊连接换热效率,为EAST热沉冷却结构优化提供了依据。     

EAST装置第一壁热沉冷却结构关键工艺的研究

对由埋管引起的面对等离子体第一壁热沉冷却结构冷却效果的下降进行了实验测量与数值模拟。在相同加热源条件下,比较了热沉内光孔、埋管打压胀管及高温真空埋管钎焊三种工艺实验件的换热效率,并与数值模拟的结果进行比较,确定了合理的计算模型和参数。对高场测的热沉原型件,比较了埋管打压胀管和高温真空钎焊连接换热效率,为EAST热沉冷却结构优化提供了依据。     

高效率的低温混合工质J-T节流制冷机的试验研究

1JIto节流制冷机是一种结构简单、运行可靠的制冷机械，它广泛地用于工农业生产和国防军事工业之中。采用混合工质的J－T节流制冷机本世纪三十年代就有报道，但由于实验不太成功而没有受到注意，直到1959年，前苏联基辅气体研究所的A．P．Klimeenko教授利用内复叠循环在液化天然气的流程中采用了混合物作为J－T节流制冷循环的工质高效地液化天然气后而得到重视山。70年代，前苏联的另外一批学者M．BTOdyllsky等研究了适合于获得液氮温度的高效率的混合工质p」。他们的研究表明，在液氮温区，采用氮加碳氢化合物或者氟利昂作工质，比采…     

真空规管对低温容器残余气体影响的实验研究

以高真空多层绝热低温容器为研究对象,利用残余气体分析仪研究冷阴极真空规管、热阴极真空规管以及热阴极真空规管不同放置位置对低温容器真空夹层内残余气体的影响.结果表明:冷阴极真空规管对低温容器真空夹层内残余气体的影响几乎是可以忽略不计的;热阴极真空规管对低温容器真空夹层内残余气体的影响较大,热阴极的灯丝和残余气体之间存在化...     

Effects of ambient gas and temperature on photo-acoustic displacement for semiconductors

The effects of the pressure of ambient gas and sample temperature on photo-acoustic displacement (PAD) were studied quantitatively using an extremely sensitive laser interferometric probe. For silicon, the PAD signal measured at atmospheric pressure increased by about 18% as compared to that obtained in a vacuum, and varied by less than 0.7% for a change in pressure of 5% around 1 atm. This effect was attributed to the decrease in refractive index of the gas adjacent to the sample. Temperature rise caused PAD to increase proportionally, and for GaAs, PAD varied 0.4% per degree. The variation of PAD with temperature was accurately explained by the temperature dependence of thermal expansion coefficient and thermal conductivity of the sample.