复合绝热低温容器真空丧失后抗热冲击分析

真空丧失对低温容器的安全性是一大威胁,可能会造成严重后果。文中通过实验,利用氮气为破空介质,对比了高真空多层绝热结构与真空复合多层绝热结构低温容器在真空丧失情况下的排放率和漏热。结果表明,复合绝热结构在真空破坏时能较好的保护低温容器,大大降低了低温储罐真空丧失后的热冲击。     

低温容器夹层真空度对内罐压升率的影响研究

针对低温容器夹层真空失效工况,建立了低温容器夹层真空度与通过内罐壁面热流密度的理论模型,结合ANSYS-FLUENT软件对某立式低温容器内的液氮蒸发过程进行了仿真模拟,研究了初始充满率为50%时,低温容器内罐空间温度及压力随夹层真空度变化的规律。结果表明,随着夹层真空度降低,通过低温容器内罐壁面的平均热流密度增大,内罐中液体温度升高速率增大;当夹层真空完全失效时,内罐压升率分别是夹层真空度为10-3 Pa、1 Pa和10 Pa时的10.4倍、5倍和1.2倍。     

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。     

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。     

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...     

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.     

立式低温容器真空丧失热分层现象数值模拟研究

对立式低温容器在真空丧失条件下的内部热分层现象进行了分析,采用双流体模型结合CFD求解器计算了立式低温容器内的流动及传热过程,考察了侧壁及底部热通量对液体热分层现象的影响。结果表明:侧壁热通量较底部热通量更易使容器内部产生热分层;容器内部形成的环流及其成长是导致热分层及温度突跳的根本原因。     

BOG再液化装置用低温容器径向支撑结构设计及热力耦合分析

支撑结构作为低温容器的关键部件,跨常温—低温温区工作,并承接充装低温液体的内筒体重量,其性能好坏很大程度决定了低温容器技术的发展。本文介绍BOG再液化装置用低温容器径向支撑的结构设计,并进行热力耦合有限元分析,得到工作条件下结构的热流密度场、温度场、应力场和位移场。结果表明:该径向支撑平均热流密度0.003 1 W/mm~2,玻璃钢管与KF真空内丝快装接头接触部位的温度已接近热端温度,可见绝热效果良好;最大热应力16.212 MPa,位于玻璃钢管的通气孔周围,满足强度要求;最大位移变形量0.001 7 mm,位于热端,在材料允许变形范围内。通过分析,验证了低温容器径向支撑结构的合理性,有效提升了低温容器的机械性能和绝热性能。     

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。     

低温绝热压力容器蒸发率测试方法分析

蒸发率是评价低温绝热压力容器绝热性能的一项重要指标。文中在总结多年来开展低温绝热压力容器蒸发率测试经验和数据的基础上,从内容器温度平衡时间、环境温度变化、环境大气压力变化、流量计测量管径大小、测试场地振动等角度,分析了外界因素对蒸发率测试结果的影响规律,为正确开展蒸发率测量提供了操作方法,为后续标准的修订提供了数据支撑,可以方便测试者精确掌握被测产品绝热性能指标。     

低温液体核态流动沸腾传热的机理模型

对核态沸腾表面上的各种传热机理进行了分析和量化,建立了低温液体核态流动沸腾传热的机理模型,并将该模型纳入双流体模型实现了数值求解,数值预测的结果详细地反映出了壁面上各参数随流动的变化情况。该机理模型的计算结果表明,气泡挣脱后液体与过热壁面间的激冷效应是导致壁面上各参数在OSV处突变的根本原因。     

低温流体在多孔表面的池沸腾研究综述

低温流体尤其是液氮在航天、电子冷却、低温生物医疗与超导磁体与电缆等领域有着广泛的应用.文中对光滑与多孔表面上的流体核态沸腾换热与临界热流密度的研究进行了归纳；总结了低温流体池沸腾的研究现状；比较了低温流体与常见制冷剂以及水在物性上的主要差异；综合分析了加热表面材料、多孔层厚度、孔隙率、烧结颗粒直径、平均孔隙直径与压力等...     

Attainable superheating of solutions of cryogenic liquids

The kinetics of spontaneous boiling-up of superheated binary solutions of cryogenic liquids is studied. Within the framework of the Kramers-Zeldovich method, an expression is obtained for the steady state rate of homogeneous nucleation in a solution that takes into account free-molecular and diffusion regimes of the substance supply to a growing bubble. Viscous and inertial forces are also taken into account in the study of the nucleus growth dynamics. The work of critical nucleus formation is determined within the framework of the Gibbs and van der Waals capillarity theories. The dependence of the surface tension of critical bubbles in the solution on their size is investigated. The temperature of attainable superheating and nucleation rates in superheated solutions of cryogenic liquids with complete or partial solubility of the components are determined by a method of lifetime measurement. The experiments were conducted in a wide range of pressures and solution concentrations. The measurement results are compared with the theory of homogeneous nucleation taking or not taking into account the size effect in nucleation. It has been found that, by taking into account the size dependence of the surface tension of a nucleus, better agreement between the theory and experiment is obtained. The boundary of essential instability of the solution, that is, the diffusion spinodal, is computed.     

Many-body radiative heat transfer theory

In this Letter, an N-body theory for the radiative heat exchange in thermally nonequilibrated discrete systems of finite size objects is presented. We report strong exaltation effects of heat flux which can be explained only by taking into account the presence of many-body interactions. Our theory extends the standard Polder and van Hove stochastic formalism used to evaluate heat exchanges between two objects isolated from their environment to a collection of objects in mutual interaction. It gives a natural theoretical framework to investigate the photon heat transport properties of complex systems at the mesoscopic scale.     

CMOS电路低温特性及其仿真

本文采用0.25微米工艺制备了CMOS器件和电路,通过对300K、77K和4K温度下器件和电路特性的测量,研究了工作温度降低对CMOS电路特性的影响.通过讨论MOSFET器件和互连线主要特性参数随温度的变化情况,修改了常温CMOS BSIM3模型以及互连线参数,建立了77K、4K温度下的低温电路仿真模型.利用上述新建立的低温电路仿真模型对CMOS电路进行仿真,并将仿真结果与实际测量结果比较,获得了比较一致的结果.研究表明在4K温度下CMOS电路的工作性能大约有50%到60%的改善.