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第卷第期低温与超导..
年月乙.
扁平绕带式低温高压容器绝热性能
分析和计算
刘宝庆蒋家羚骆晓玲
浙江大学化工机械研究所,杭州,
摘要:,内简体的外
壁焊有液氮预冷夹套。平均蒸发率是衡量扁平绕带式低温高压容器绝热性能的重要指标。文中在
分析其传热过程和壁厚温差影响因素的基础上,
液氢储罐设计实例进行了计算。结果表明扁平绕带式低温高压容器具有良好的绝热性能,适
用于重要介质的低温贮运。
关键词:低温扁平绕带容器传热
. —刚—￡.—吾一
低温高压容器用于液氢、液氧、液氮等低温液体贮存时,它的绝热性能用平均蒸发率表
示,一般蒸发率小于%为合格。文献提出了一种新型的扁平绕带式低温高压容器,该
容器在结构设计与制造成本上均具有明显优势。为在理论上验证其低温适应性,本文对绕带
式低温高压容器的传热过程进行了分析,同时结合。液氢储罐,对其蒸发率进行了计
算。
传热过程分析
新型扁平绕带式低温高压容器的具体结构如图所示,内容器由扁平绕带式筒体和多
层球形封头组成,外容器由单层简体和椭圆型封头组成,同时内容器外壁焊有液氮预冷夹
套,内外容器之间充填绝热材料。该种结构容器的安全性和经济性均较好。
扁平绕带式低温高压容器工作条件下的传热可分别从筒体和封头两部分进行分析计
算。其中简体的传热过程如图所示,包括:①外容器与环境空气的对流传热;②外容器本身
的导热;③多层绝热层的热辐射和热传导;④夹套低真空传热包括辐射传热及残余气体导
热;⑤绕带层热传导;⑥绕带容器内壁与低温介质的传热。封头的传热过程与简体相似,只
是由于封头部位没有夹套,不存在低真空传热详见图。
传热计算
扁平绕带式低温高压容器的传热计算比较复杂,其筒壁温差除受壁厚影响外,还要受内
部介质特性、绕带层数、层间接触性状包括层间间隙和钢带表面质量等因素的影响,精确
计算容器的传热存在困难。为简化问题,对传热过程作以下假设:①容器在稳定热流状态下
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低温与超导年第期
工作;②所有材料均各向同性;③圆
液氨排气口增压口爆破膜口
一
柱筒体很长,传热为一维径向热传
导,不考虑轴向温度梯度;④对封头
而言为球对称问题,亦作一维径向热
传导;⑤内容器内壁与外容器外壁的
温度等于相接触介质温度,不计人自
然对流换热。借助以上假设,扁平绕
带低温高压容器的传热可以只计算
外容器、绝热层和绕带内容器三部
分。
【.简体传热
由于液氮预冷夹套低真空且其
口传热层厚度远小于绝热层厚度,扁平
绕带低温容器筒体传热可按内冷方
式计算。
..外容器单位长度导热量
外容器单位长度导热量为
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’’: 潞高压容器示意图.
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式中: 为材料导热率, /.
㈣’’/, ;为外容器内壁温度,;。、
液氢
㈣. ,/一分别为外容器的外径和内径,。
文献设计实例中, ./

. , —, 。一
图简体传热过程示意图