低温液氮贮箱增压性能及热分层研究

对以液氮为工质的低温贮箱进行了增压实验,气枕压力分别从常压增压至1.93bar、1.53bar、1.21bar,由于实验过程中液位的变化影响,增压速率依次略有下降。建立了贮箱增压数值模型,对1.93bar增压过程进行了模拟分析并与实验值进行了对比。对三组增压实验过程中液氮表面的温度分层情况进行了研究,结果表明液相温度分层主要存在于液氮表面,并且温度分层情况受气枕压力的影响明显,液相主流温度区几乎不随气枕压力变化。     

低温液氮贮箱静置增压及放气特性分析

由于外部漏热的影响,静置时低温贮箱内的气枕压力会逐渐升高,压力升高相应地会改变贮箱内气相空间的温度分布。文中对低温液氮贮箱进行了静置增压过程实验,结果表明:增压所耗时间随气枕压力升高而增大,气相空间垂直方向各温度在实验压力范围内也相应升高;低温贮箱在不同的气枕压力下进行了放气过程实验,并对泄压过程中气体流量随气枕压力的变化进行了分析。     

低温液体贮箱蒸发率影响因素研究

理论分析了低温贮箱的热性能,计算并对比了低温贮箱各部分漏热情况。通过在静置状态下的蒸发率实验,测量了一定时间内的低温液体蒸发量,以此计算了液氮工质的蒸发率以及外部总漏热量,并与计算值进行了对比。通过制冷机降低贮箱内气相温度,结果表明,气枕压力及蒸发率随气相空间温度减小能够有效降低。     

微重力下低温贮箱压力控制技术进展

针对微重力下低温贮箱压力升高的问题,简要介绍了几种常用的低温贮箱压力控制的方法及原理,讨论了它们各自存在的问题,并简要展望未来低温贮箱压力控制技术的发展方向。文章指出,未来研究重点在于将主动制冷与被动绝热相结合,实现零蒸发贮存的热转移技术。     

顶部漏热低温贮罐温度分层研究

通过实验研究了顶部受热低温贮罐中低温流体温度分层、压力变化情况,并进行了理论计算。研究结果显示,在静置过程中贮罐在顶部漏热时气相空间温度分层较为显著,且由于顶部的持续漏热,气相空间的温度梯度一直存在;液相的温度梯度曲线与误差函数曲线一致;贮罐的压力可分为两部分:初始的快速增压和之后的稳定增压阶段;随着静置时间的增加,液体温度分层更加明显,贮罐气枕压力逐渐变大。该研究为确定贮罐安全贮存增压压力和贮存时间提供技术依据,为工程实际应用提供支撑。     

大型液氧储罐停放过程中热分层特征分析

数值模拟了大型液氧贮箱停放阶段液氧与气枕区的热分层特征,根据模拟结果分析了液氧贮箱热分层厚度演化规律。结果表明:液氧的温度分层厚度随时间增长先增加后保持不变。外界环境温度的变化会在一定程度上影响着贮箱侧壁处的温度分布,但是对于其温度分层厚度并没有显著的影响。气枕区热分层现象比液氧区更加明显。     

低温燃料贮箱热力学排气系统优化分析与性能研究

介绍了热力学排气系统(TVS)对于未来深空探测事业的重要意义,总结了TVS技术的研究进展。针对套管式换热器,以换热量、换热器内外管出口温差和排气侧压力损失为评价指标,进行多组变工况计算,给出了优化换热器性能的思路与方向。通过一维计算得到了TVS对低温液氢贮箱压力控制的作用效果,计算结果表明:地面工况下TVS能有效控制贮箱压力在设定范围内变化;而在微重力条件下,壁面滞留的液体导致贮箱压力低于控制下限,压力循环周期明显增长。     

应用于低温贮箱的变密度多层绝热传热分析

采用Layer-by-Layer传热模型对真空多层绝热结构中的传热过程进行了分析,根据各项(辐射换热、气体导热、固体导热)换热分布情况,提出4区域不同层密度的多层绝热结构,分析了各区域层密度变化对多层绝热性能的影响,得出一个使总热流最小的层密度,研究了其各项换热规律以及受到热边界温度的影响。     

充注率及氦气增压对低温贮箱热分层特性影响

为了揭示低温推进剂贮箱的增压规律和热分层特性,在以液氮为贮存介质的低温流体高效贮存平台上,进行了不同充注率下的贮箱自增压及氦气增压实验。得到充注率分别为35%,50%和65%时的贮箱增压速率分别为7.54 kPa·h~(-1),13.02 kPa·h~(-1)和28.26 kPa·h~(-1).获得了达到相同压力水平时各自充注率对应的温度分布,分析了不同充注率时贮箱温度梯度的变化规律。最后使用常温氦气作为增压气体,将贮箱充注率为50%的贮箱分别增压到180 kPa,380 kPa和580kPa,分析了氦气充注过程及达到不同压力水平时贮箱内温度分布变化规律.     

增压输送过程中卧式贮罐液氢温度分层研究

分析了大型卧式液氢贮罐增压输出过程中低温介质传热数学模型,揭示了贮罐内液氢温度分布规律,说明了液氢温度分层形成的原因及过程,给出了输出液氢品质保障方法。研究表明:大型卧式液氢贮罐输出过程中液氢温度分布可用修正后的半无限大平板非稳态导热方程描述;在增压压力一定情况下,热液层厚度随着输送时间的增加而增大,且热液层厚度及其温度分布受卧式贮罐截面形状影响;液氢贮罐输出品质与贮罐内热液层厚度密切相关,可通过计算热液层厚度从而确定贮罐留底余量的方法,保证贮罐输出品质。     

过热低温液体停放过程热分层特征分析

针对初始过热充注的液氧储箱内温度分层现象,通过数值模拟对储箱在停放过程中低温工质温度场的变化特征进行研究,同时分析了初始过热度以及漏热形式对温度发展规律的影响。研究表明:常压停放过程中,受到液体初始过热度的影响,储箱内液氧温度呈现从汽液界面至底部逐渐升高的趋势,与实验结果相一致;液体初始过热度越大,相界面蒸发速率越快,同一时刻对应气枕区的温度越低;增加气枕区绝热性能相对于底端绝热更有助于储箱内状态尽快稳定。     

低温光学系统漏热测试方法及试验研究

低温组件的漏热量准确测试对低温光学系统的设计有着重要影响。以工作温度为200K的干涉仪光学组件为研究对象,建立了一套漏热测试方法和热控方案,简化了辐射换热计算过程,通过对热真空试验数据的分析计算出了各项漏热值,分析了影响漏热的主要因素和主要漏热部位,给出了减小系统漏热的改进方案。     

部分充液贮箱自由液面塌陷的数值研究

本文利用基于有限体积法的VOF方法模拟部分充液贮箱中液体的输送过程,根据数值计算结果可以获得出流过程中贮箱自由液面塌陷夹气时的液面高度和液面塌陷的过程,将数值计算结果和试验结果进行了比较,验证了该方法的有效性。通过对计算结果进行分析,本文获得了液面塌陷时流场特征和塌陷原理,为防塌陷装置的设计提供指导。     

低温送风诱导混合箱诱导性能研究

随着空调技术的进一步发展,低温送风空调系统逐渐兴起。文中利用fluent 6.3,通过对低温送风空调系统末端装置——诱导混合箱进行内部空气流动及传热模拟,研究内部其气体流动规律及诱导性能,对诱导混合箱的性能优化及选用提供了理论依据。     

热分层对蒸汽爆炸过程影响的实验研究

本文针对液化石油气受热侵袭时出现的热分层及其对蒸汽爆炸的影响进行了模拟实验研究。在不同充装度(85％和45％)下的热响应实验证明,当储罐受到外部热源的侵袭时,在气液相区均存在着热分层。通过两种不同的加热形式,分别得到了分层度ξ>1和ξ=1的液化石油气。在此基础上进行了模拟蒸汽爆炸的泄压实验。通过实验数据的比较发现,由于分层区的存在,减小了液化石油气能量和压力泄放过程中的压力反弹,减小了蒸汽爆炸发生的可能。     

高温超导直流电缆系统设计及漏热分析北大核心

近年来,高温超导技术研究在输配电领域取得了显著的进展,超导电缆应用技术成为其重点发展方向。其中,冷却系统的设计是保证超导电缆输配电系统稳定运行的关键技术。针对一套高温超导直流电缆系统中的终端恒温器、电流引线和超导电缆本体等关键部件进行了漏热分析,并通过理论计算和有限元仿真,对高温超导电缆系统的热负荷进行了评估,为该系统可靠运行提供了保障。     

超低温血浆速冻箱性能实验研究

选择R404A、R23作为超低温血浆速冻箱复叠制冷系统高、低温制冷循环的制冷剂,设计并建造了速冻箱实验系统,研究了速冻箱的性能。实验结果表明,系统高温级制冷循环启动后约0.5h速冻箱内温度下降到-70℃,温度波动度小于0.5℃,高、低温级制冷压缩机的压比分别为10.8和5.6,吸排气压力稳定,说明速冻箱的设计达到了要求。     

YBCO高温超导带材低温临界性能测试方法北大核心

介绍了一种临界电流测试系统,用于研究钇钡铜氧(YBCO)高温超导带材在不同温度以及不同磁场强度环境下的临界电流特性,该系统基于四引线法,其主要包括一孔径70mm、最高磁场16T的背景磁体以及低温杜瓦;Keithley 2182A纳伏表,PCI-9114数据采集卡搭建的数据采集系统,以及Lakeshore 340温控仪的温度控制系统。利用该系统进行YBCO带材分别处于平行场及垂直场时不同温度及磁场强度环境下的临界电流测试,得到了YBCO带材在低温环境下的临界电流特性,为YBCO带材的应用及研究提供依据。     

低温风洞螺旋升降机热防护结构设计及性能分析

针对螺旋升降机的结构特点及低温风洞元件的工程防热要求,设计了不锈钢承压防护壳内置聚氨酯绝热层的三段式热防护结构。利用有限元软件建立了热防护结构数值模型,在低温风洞的低温与常温工况下进行了结构与传热分析,获得了热防护结构应力、变形及温度场分布情况。结果表明:热防护结构承受0.35MPa最大压差载荷时,其最大应力出现在防护壳中段与纵向加强筋连接处,经强度校核得到热防护结构在工作载荷条件下满足强度要求;热防护结构载荷系数为74.5(>3),一阶屈曲载荷为26.1MPa(>0.35MPa),热防护结构满足稳定性要求;低温与常温工况下,聚氨酯绝热层厚度为40mm,热防护结构内通入氮气流量分别为0.01kg/s和0.02kg/s时,螺旋升级机结构均处于263K-313K的安全温度范围内。