第7章:低温贮运设备 要求掌握的内容: ◆1掌握各种绝热结构的定义、优缺点。 ◆2影响高真空绝热性能的因素有哪些,应采取什么措 施。 ◆3高真空绝热和真空粉末绝热性能的比较。 ◆4高真空多层绝热中多层材料的作用是什么?高真空 多层绝热中为什么层间压强高于真空空间压强?为了 达到并保持绝热层内的高真空,应采取什么措施? 人5按绝热型式分类,低温容器可分成哪几类,各自适 用于哪些低温液体的储运? ◆6低温容器绝热型式的选用原则有哪些? ◆7低温容器的材料有什么要求?内外壳体和支承一般 使用什么材料? ◆8低温液体有哪几种输送方法。输液管道有几种?
第7章：低温贮运设备 要求掌握的内容： 1 掌握各种绝热结构的定义、优缺点。 2 影响高真空绝热性能的因素有哪些，应采取什么措 施。 3 高真空绝热和真空粉末绝热性能的比较。 4 高真空多层绝热中多层材料的作用是什么？高真空 多层绝热中为什么层间压强高于真空空间压强？为了 达到并保持绝热层内的高真空，应采取什么措施？ 5 按绝热型式分类，低温容器可分成哪几类，各自适 用于哪些低温液体的储运？ 6 低温容器绝热型式的选用原则有哪些？ 7 低温容器的材料有什么要求？内外壳体和支承一般 使用什么材料？ 8 低温液体有哪几种输送方法。输液管道有几种？
7.1、低温绝热技术①堆积绝热 ◆1定义:选用导热系数小的绝热材料装填在需 要绝热的部位上以达到绝热的目的 入额“3主要漏热:导热 ◆4适用场合:大型低温装置或对绝热性能要求不高 的场合
1 定义：选用导热系数小的绝热材料装填在需 要绝热的部位上以达到绝热的目的。 3 主要漏热：导热 4 适用场合：大型低温装置或对绝热性能要求不高 的场合。 7.1、低温绝热技术- ①堆积绝热
7.1、低温绝热技术②高真空绝热 1定义:高真空绝热是一种将绝热空间抽至1mpa的 真空度,以消除绝热空间的气体对流换热和绝大部分 气体导热的一种绝热型式 2主要漏热:辐射 ◆3影响其性能的因素及采取的措施 真空度:(影响导热和传热)防漏,夹层中安放 低温吸附剂、活性炭或分子筛以吸附水分等以保 持真空度 辐射传热量:表面镀银 4适用场合 实验室规模的小型杜瓦容器中 5优缺点 优点:易于对形状复杂的表面绝热,预冷损失 小,真空夹层可做得很小 缺点:需持久的高真空,要求辐射率小
1 定义：高真空绝热是一种将绝热空间抽至1mpa的 真空度，以消除绝热空间的气体对流换热和绝大部分 气体导热的一种绝热型式。 2 主要漏热：辐射 3 影响其性能的因素及采取的措施 – 真空度：（影响导热和传热）防漏，夹层中安放 低温吸附剂、活性炭或分子筛以吸附水分等以保 持真空度 – 辐射传热量：表面镀银 4 适用场合 – 实验室规模的小型杜瓦容器中 5 优缺点 – 优点：易于对形状复杂的表面绝热，预冷损失 小，真空夹层可做得很小 – 缺点：需持久的高真空，要求辐射率小 7.1、低温绝热技术- ②高真空绝热
7.1、低温绝热技术③真空粉末(或纤维)绝热 定义 在绝热空间填充多孔性绝热材料(粉末或纤维),再将绝热空间 抽到一定真空度(~0.1Pa)的绝热型式 ◆2主要漏热 从常温→液氮温区,辐射传热是主要的漏热。此辐 射漏热<高真空绝热中的辐射漏热,所以此温区绝 热性能优于高真空绝热 从液氮温区→液氦温区,固体热导是主要漏热。此 漏热大于高真空绝热。所以此温区绝热性能不如高 真空绝热。 3适用场合:大中型低温贮槽及设备中。 ◆4优点 不需要太高的真空度,易于对形状复杂的表面绝 热。 ◆5缺点 振动负荷和反复热循环后易沉降压实,抽真空时必
1 定义 – 在绝热空间填充多孔性绝热材料(粉末或纤维)，再将绝热空间 抽到一定真空度(1~0.1Pa)的绝热型式 2 主要漏热 – 从常温→液氮温区，辐射传热是主要的漏热。此辐 射漏热<高真空绝热中的辐射漏热，所以此温区绝 热性能优于高真空绝热。 – 从液氮温区→液氦温区，固体热导是主要漏热。此 漏热大于高真空绝热。所以此温区绝热性能不如高 真空绝热。 3 适用场合：大中型低温贮槽及设备中。 4 优点 – 不需要太高的真空度，易于对形状复杂的表面绝 热。 5 缺点 – 振动负荷和反复热循环后易沉降压实，抽真空时必 7.1、低温绝热技术- ③真空粉末(或纤维)绝热
7.1、低温绝热技术④高真空多层绝热 ◆1定义:在高真空(真空度达10Pa以上热空间内 交替装有许多具有高反射能力的辐射与具有低热导率 的间隔物的一种绝热型式。 这种绝热型式绝热性能非常好,常被称为“超级绝 热” ◆2主要漏热:导热
1 定义：在高真空(真空度达10-2Pa以上)绝热空间内 交替装有许多具有高反射能力的辐射与具有低热导率 的间隔物 的一种绝热型式。 这种绝热型式绝热性能非常好，常被称为 “超级绝 热” 2 主要漏热：导热 7.1、低温绝热技术- ④高真空多层绝热
7.1、低温绝热技术④高真空多层绝热 ◆3影响高真空多层绝热性能的因素 种类:铝箔、铜箔或喷铝涤纶薄膜 作用:降低辐射漏热,在多层中设置n层辐射屏, 辐射屏则辐射漏热仅为原先的(m+)倍 屏数量:单位厚度中屏的数量:数量增加,则辐 (1)多 射传热降低;但会使接触热阻降低,从而固体导 热增加。最佳层密度为20~40层/cm 层材 料及 种类:玻璃纤维、纤维纸、尼龙布、涤纶膜、填 e其组间隔物炭纸等 合 作用:起反射屏之间的间隔作用、及抑制固体热 导(这是由于间隔物的导热系小且与辐射屏间以点 接触形式接触) 组合P4表6几种多层绝热表观热导率
3 影响高真空多层绝热性能的因素 7.1、低温绝热技术- ④高真空多层绝热 (1) 多 层 材 料 及 其 组 合 辐射屏 种类：铝箔、铜箔或喷铝涤纶薄膜 作用：降低辐射漏热，在多层中设置n层辐射屏， 则辐射漏热仅为原先的1/(n+1)倍 屏数量：单位厚度中屏的数量：数量增加，则辐 射传热降低；但会使接触热阻降低，从而固体导 热增加。最佳层密度为20~40层/cm 间隔物 种类：玻璃纤维、纤维纸、尼龙布、涤纶膜、填 炭纸等 作用：起反射屏之间的间隔作用、及抑制固体热 导(这是由于间隔物的导热系小 且与辐射屏间以点 接触形式接触) 组合 P241表7.6 几种多层绝热表观热导率
7.1、低温绝热技术④高真空多层绝热 真空度真空度应保持在00Pa以上 要求 (2)真层间由于(多层材料层间抽气阻力大(2)多层材料本身 空度压 强又要放气。所以层间压强》真空空间压强,如不采 取措施,就不能满足真空度0.01Pa的要求 (1)在多层材料上打许多小孔以利多层层间压力平 措施衡,保证里层的残余气体能被充分抽走 (2)采用填炭纸作为间隔物材料可有效地利用活性炭 在低温下的高吸附能力,吸附真空夹层中的放气, 因而能长时间地保证容器的高真空。 (3)其 温度、机械负荷、杂质等
(2) 真 空度 真空度 要求 真空度应保持在0.01Pa以上 层间 压强 由于(1)多层材料层间抽气阻力大 (2)多层材料本身 又要放气。所以层间压强》真空空间压强，如不采 取措施，就不能满足真空度0.01Pa的要求 措施 (1)在多层材料上打许多小孔以利多层层间压力平 衡，保证里层的残余气体能被充分抽走。 (2)采用填炭纸作为间隔物材料可有效地利用活性炭 在低温下的高吸附能力，吸附真空夹层中的放气， 因而能长时间地保证容器的高真空。 (3) 其 它 温度、机械负荷、杂质等 7.1、低温绝热技术- ④高真空多层绝热
7.1、低温绝热技术④高真空多层绝热 ◆4适用场合:液氧、液氢、液氦的贮存容器 ◆5优缺点 优点:绝热性能优越,重量轻,与粉末绝热比相 对预冷损失小,稳定性好; 缺点:费用较大,难以对形状复杂绝热,抽成高 真空不容易,抽空工艺复杂
7.1、低温绝热技术- ④高真空多层绝热 4 适用场合：液氧、液氢、液氦的贮存容器 5 优缺点 – 优点：绝热性能优越，重量轻，与粉末绝热比相 对预冷损失小，稳定性好； – 缺点：费用较大，难以对形状复杂绝热，抽成高 真空不容易，抽空工艺复杂
7.1、低温绝热技术-⑤高真空多屏绝热 ◆1定义:是一种多层防辐射屏与传热屏相结合的绝 热结构 ◆2机理:用不多的传热屏与容器内冷蒸发气体逸出 管相连接,利用冷蒸汽吸收的显热来冷却辐射,降低 热壁(传热屏和辐射屏)的温度,抑制了辐射传热,从 而提高绝热效果。 3传热屏:有限个屏就能得到高效绝热效 果 4适用场合:液氢和液氦容器 ◆5优缺点 优点:绝热性能最优; 缺点:仅对于液氦或液氢容器有较显著的 法构自九成木校喜
1 定义：是一种多层防辐射屏与传热屏相结合的绝 热结构 2 机理：用不多的传热屏与容器内冷蒸发气体逸出 管相连接，利用冷蒸汽吸收的显热来冷却辐射，降低 热壁(传热屏和辐射屏)的温度，抑制了辐射传热，从 而提高绝热效果。 3 传热屏：有限个屏就能得到高效绝热效 果。 4 适用场合：液氢和液氦容器 5 优缺点 – 优点：绝热性能最优； – 缺点：仅对于液氦或液氢容器有较显著的 效果，结构复杂，成本较高。 7.1、低温绝热技术- ⑤高真空多屏绝热
7.1、低温绝热技术5种绝热方法比较 类型真空/Pa夹层材料主要漏热应用场合 堆积绝热常压或微泡沫粉末纤 导热 大型储罐,要 正压 高真空绝103 维无 求不高的场合 辐射 实验室规模小 热 型杜瓦瓶 真空粉末1-0:1粉末纤维|常温7Kκ辐射|大中型储槽/ 绝热 77~42K固体 设备 热导 高真空多102辐射屏+间隔 导热 LO2,LH2, Lhe 层绝热 物的多层材料 储罐 高真空多高真空10-3辐射屏+间隔 导热 LH2Lhe储罐 屏绝热多层102物的多层材料
7.1、低温绝热技术-5种绝热方法比较 类型 真空/Pa 夹层材料 主要漏热 应用场合 堆积绝热 常压或微 正压 泡沫/粉末/纤 维 导热 大型储罐,要 求不高的场合 高真空绝 热 10-3 无 辐射 实验室规模小 型杜瓦瓶 真空粉末 绝热 1~0.1 粉末/纤维 常温-77K,辐射 77~4.2K固体 热导 大中型储槽/ 设备 高真空多 层绝热 10-2 辐射屏+间隔 物的多层材料 导热 LO2,LH2,Lhe 储罐 高真空多 屏绝热 高真空10-3 多层10-2 辐射屏+间隔 物的多层材料 导热 LH2,Lhe储罐