文档介绍：第三节低温绝热
低温绝热原理
堆积绝热
高真空绝热
真空粉末(或纤维)绝热
高真空多层绝热
高真空多屏绝热
各类绝热方法比较
低温贮运
低温绝热容器的设计方法
第三节低温绝热
低温贮运流体被液化并纯化到一定水平后就必须设法贮存和运输。
低温液体的运输一般有两种方法:
(1)用低温槽车或低温容器运送。
(2)管道输送
低温贮运设备的关键在于其绝热形式和特定的结构设计。
低温绝热原理
“绝热”并不是完全的热隔绝,只是把热量传递(导热,对流和幅射)减少到尽可能低的程度。
低温绝热可分为五种类型:
(1)堆积绝热;
(2)高真空绝热;
(3)真空粉末(或纤维)绝热;
(4)高真空多层绝热;
(5)高真空多屏绝热。
表3-8: 泡沫绝热材料的表观热导率,
设冷热边界温度分别为77K和300K.
泡沫塑料
密度(kg/m3)
热导率(W/mK)
聚氨脂
11

聚苯乙烯
39
46

橡胶
80

硅(石英)
160

玻璃
140

表3-9 粉末或纤维型堆积绝热的表观热导率设冷热边界温度分别为90K和300K
绝热材料
密度(kg/m3)
热导率(W/mK)
珠光砂
50
210

气凝胶
80

蛭石
120

玻璃纤维
110

矿棉
160

堆积绝热
堆积绝热一般可分为泡沫型绝热和粉末或纤维型绝热两种类型。
泡沫型绝热材料(如泡沫聚氨脂、泡沫聚苯乙烯、泡沫玻璃、橡胶等)为非均质材料,其导热率主要取决于其密度以及发泡气体,此外还有绝热层的平均温度。
粉末或纤维型绝热的主要缺点是水蒸汽和空气能通过绝热层渗入到冷表面,除非设置蒸汽阻挡层即防潮层。
高真空绝热
采用真空绝热即能消除传热的两个主要因素即固体导热和气体对流换热。
两表面之间的辐射传热可由斯蒂芬—玻尔兹曼定律描述:
(3-133)
对于低温容器
对于同心球体或圆柱体
通过在冷热两表面之间间隔辐射屏(一般为高反射率的材料)可大大减少热辐射。
(3-135)
高真空绝热中,内外容器壳体之间传热量Q可表示为:
(3-136)
(3-137)
式中的分别为气体分子在表面的温度适用系数(见表3-10)
(3-138)
若冷表面积近似等于热表面积,则
表3-10 不同温度下几种气体的a值
温度(K)
氦气(He)
氢气( )
氖气(Ne)
空气(Air)
300

~
77

20

4

/
/
/
表3-11 计算系数
与
气体种类
He
空气
的范围
<400K
<360K
300~77K
77~20K
任意
<360K