华南理工大学学报(自然科学版) >

2022 , Vol. 50 >Issue 7: 136 - 143

DOI: https://doi.org/10.12141/j.issn.1000-565X.210668

能源、动力与电气工程

真空失效对低温容器绝热性能的影响

  • 陈叔平 ,
  • 石顺宝 ,
  • 朱鸣 ,
  • 于洋 ,
  • 金树峰 ,
  • 王鑫 ,
  • 吴宗礼 ,
  • 马晓勇
展开
  • 1.兰州理工大学 石油化工学院, 甘肃 兰州 730050
    2.中国特种设备检测研究院, 北京 100029
    3.西安交通大学 能源与动力工程学院, 陕西 西安 710049
陈叔平（1964-），男，教授，主要从事低温贮运技术及设备研究。

收稿日期: 2021-10-20

  网络出版日期: 2022-02-12

基金资助

国家重点研发计划项目(2017YFC0805601);甘肃省青年科技基金资助项目(21JR7RA269)

收起

Influence of Vacuum Failure on Heat-Insulating Property of Cryogenic Vessels

  • Shuping CHEN ,
  • Shunbao SHI ,
  • Ming ZHU ,
  • Yang YU ,
  • Shufeng JIN ,
  • Xin WANG ,
  • Zongli WU ,
  • Xiaoyong MA
Expand
  • 1.School of Petrochemical Engineering，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，Gansu，China
    2.China Special Equipment Inspection and Research Institute，Beijing 100029，China
    3.School of Energy and Power Engineering，Xi’an Jiaotong University，Xi’an 710049，Shaanxi，China
陈叔平（1964-），男，教授，主要从事低温贮运技术及设备研究。

Received date: 2021-10-20

  Online published: 2022-02-12

Supported by

the National Key Research and Development Program of China(2017YFC0805601);the Gansu Youth Science and Technology Fund Program(21JR7RA269)

Fold

摘要

针对高真空多层绝热低温容器真空失效问题，建立不同真空度下的传热计算数学模型并搭建相应试验平台，使用干燥氮气作为破空介质开展真空失效试验研究。对几何容积120 L、初始充满率为50%的低温容器，分析其夹层真空度分别为10-3、1、102、103 Pa时的排放量、压力及温度变化，并与理论计算结果进行验证。结果表明：低温容器压升率、排放量及气相温度随着夹层真空度的降低而升高；夹层真空度为103 Pa时低温容器热流密度分别为102、1及10-3 Pa时的1.32、12.96及122.21倍，最大排放量分别为102、1及10-3 Pa的2.15、9.69、13.77倍；随着夹层真空度的降低，低温容器的安全隐患逐渐加剧。

关键词： 低温容器; 真空失效; 压升率; 排放量

本文引用格式

陈叔平 , 石顺宝 , 朱鸣 , 于洋 , 金树峰 , 王鑫 , 吴宗礼 , 马晓勇 . 真空失效对低温容器绝热性能的影响[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022 , 50(7) : 136 -143 . DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.210668

Abstract

Aiming at the vacuum failure of high-vacuum multilayer insulated cryogenic vessel, this paper established a mathematical model for calculating the heat transfer of the annular space with different vacuum failure degrees. A test platform on the vacuum failure insulation performance of cryogenic vessels was built up. The experiment used dry nitrogen as leaking gas to fill the annular space of a 120 L cryogenic vessel with 50% initial filling rate. The boil-off gas, pressure and temperature variations were analyzed when the vacuum degrees of annular space were 10-3, 1, 102, and 103 Pa. The results were verified by theoretical calculation. The result shows that the pressure rise rate, boil-off gas and the temperature of ullage in the inner vessels increase with the decrease of vacuum degree of annular space. When the vacuum degree is 103 Pa, the heat flow density of the cryogenic vessel is 1.32, 12.96, and 122.21 times of that in 102, 1 and 10-3 Pa, respectively. The maximum boil-off gas is 2.15, 9.69 and 13.77 times of that in 102, 1 and 10-3 Pa, respectively. With the decrease of the annular space of vacuum degree, the potential safety hazards of cryogenic vessels are gradually aggravated.

Key words： cryogenic vessel; vacuum failure; pressure rise rate; boil-off gas

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