充满率对有导热带低温容器贮存过程影响研究

发布时间：2021-11-20 03:22

　　采用数值模拟的方法对有导热带的低温容器进行分析,研究充满率对无损贮存热力过程的影响,得到充满率分别为65%、75%和85%时不同时刻容器内流体温度场和速度场云图。分析发现无论充满率为多少,容器内气相空间的BOG温度升高都比较快,气液界面处有明显的温度分层和速度场变化,运动比较剧烈;开始时导热带向BOG传递冷量,最后导热带向液氮主体区传递外界热量,其周围与之接触的液氮有明显的温度分层现象;充满率75%的液氮温度场和速度场变化比充满率65%的慢,比充满率85%的快。这表明有导热带的低温容器充满率越大,容器内低温液体无损贮存时间越长。 

【文章来源】：低温与超导. 2020,48(12)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

容器内液位高度示意图

开始时导热带温度与液氮主体区温度一致,向BOG传递冷量,一方面导热带传递给BOG冷量的速度没有上封头和颈管传递给BOG热量的速度快,另一方面导热带传递给BOG冷量与BOG吸热量相比很少,因此气相空间导热带周围未形成明显的温度分层,且BOG温度比较高,随着热量的不断传入,导热带上温度场开始发生变化,且与液氮接触部分的导热带温度也开始逐渐高于液氮主体温度,说明此时由导热带传递到容器内的热量除过改变导热带自身温度场分布之外,已经开始向液氮主体区传递外界热量,其周围与之接触的液氮有明显的温度分层现象。4.2 速度场随时间变化过程

从图中可以看出,对于有导热带的低温容器,充满率为65%、75%和85%时,气液界面处的流体均先具有明显的速度变化,同时在液氮主体区,靠近容器壁处的液氮均按照从上到下的顺序,从气液界面处开始向底部,流动速度依次发生变化,产生明显的速度场,同时速度场由容器壁向中心缓慢发展,随着热量的不断漏入,容器底部热流体上升到达导热带下端。图3(a)可以看出,当充满率65%时,气相空间BOG最先形成了涡旋,随着时间的增长,气相空间的涡旋数量越来越多;液氮主体区,容器底部热流体上升到达导热带下端时,在导热带影响下方向发生改变,向容器侧壁流动,与侧壁热流体汇合之后,在容器底部形成两个对称涡旋,随着热量的不断传入,480 s时靠近气液界面处的导热带两侧也形成两个对称涡旋。由图3(b)可以看出,充满率75%的容器内流体流场变化过程与图3(a)充满率65%的相似,只是在同一时刻,充满率65%的液氮流场扰动明显比充满率75%的剧烈;由图3(c)可以看出,在720 s时间段内,只有气液界面处速度场分布比较明显,气相区BOG和液氮主体区靠近容器壁处的液氮速度场变化均很小。对比充满率65%、75%和85%速度场云图,相同时刻充满率65%的流体流场变化比充满率75%的剧烈,充满率75%的比充满率85%的剧烈,同样说明当无损贮存时间相同时,充满率65%的低温容器内液氮蒸发最快,充满率75%蒸发次之,充满率85%的蒸发最慢。5 结论


本文编号：3506463