李樹(shù)起（沈陽(yáng)航天新光集團(tuán)有限公司，遼寧沈陽(yáng)110801）

怎樣控制真空粉末絕熱容器的漏熱量

李樹(shù)起（沈陽(yáng)航天新光集團(tuán)有限公司，遼寧沈陽(yáng)110801）

主要對(duì)真空粉末絕熱容器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行漏熱量的分析和計(jì)算，用來(lái)檢驗(yàn)容器的絕熱系統(tǒng)，管路系統(tǒng)和支撐結(jié)構(gòu)的漏熱量是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

低溫容器;漏熱量;靜態(tài)蒸發(fā)率;真空粉末絕熱

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，深冷介質(zhì)的應(yīng)用日趨廣泛，深冷介質(zhì)的使用量迅速增加，促使儲(chǔ)存深冷介質(zhì)的低溫容器的制造規(guī)模也在不斷增加。

深冷介質(zhì)沸點(diǎn)極低，對(duì)儲(chǔ)罐的漏熱量要求很高，隨著熱量不斷傳入，儲(chǔ)罐內(nèi)的液體會(huì)不斷氣化，罐內(nèi)壓力會(huì)越來(lái)越高，達(dá)到一定值后安全閥會(huì)開(kāi)啟，排氣泄壓。因此儲(chǔ)罐的漏熱量大小對(duì)儲(chǔ)罐的安全性和經(jīng)濟(jì)性有著直接的影響。目前低溫絕熱容器按絕熱形式不同分為真空多層絕熱和真空粉末絕熱。真空粉末絕熱對(duì)真空度要求不太高，施工難度低，廣泛應(yīng)用于大中型低溫容器。本文主要介紹控制真空粉末絕熱容器漏熱量的方法。

1 絕熱系統(tǒng)漏熱量控制

真空粉末絕熱容器的絕熱材料一般為珠光砂，珠光砂應(yīng)符合G/T188442.2的要求，填充珠光砂前容器內(nèi)膽外表面和外殼內(nèi)表面應(yīng)清潔干凈。由于容器外殼承受0.1MPa的外壓，在計(jì)算外殼厚度時(shí)為了使外殼厚度盡可能的薄，需要在外殼上加若干加強(qiáng)圈，加強(qiáng)圈的高度不能太高，太高的話離離內(nèi)膽會(huì)很近，局部漏熱會(huì)非常大，一般夾層厚度為250mm，加強(qiáng)圈高度不大于100mm為宜。由于加強(qiáng)圈的高度不能太高，為了滿足強(qiáng)度，數(shù)量就需要很多，加強(qiáng)圈應(yīng)盡量均勻地分布在外殼筒體上，避免兩個(gè)加強(qiáng)圈距離太近的情況出現(xiàn)（如圖1）。

圖1中加強(qiáng)圈1與加強(qiáng)圈2距離太近，填充珠光砂時(shí)，兩個(gè)加強(qiáng)圈之間的部位珠光砂很難填實(shí)，容易形成空腔，空腔的位置外殼可能會(huì)出汗，局部漏熱會(huì)非常大，使儲(chǔ)罐的安全性降低。一般兩加強(qiáng)圈之間的距離應(yīng)大于500mm，如果不能避免，裝填珠光砂時(shí)需在加強(qiáng)圈密集的部位使用振動(dòng)器，防止空腔形成。

2 管路系統(tǒng)漏熱量控制

低溫容器中一般設(shè)有上進(jìn)液管路、下進(jìn)液管路、排液管路、氣相管路、回液管路、溢流管路及液位計(jì)上下管路等。管路材質(zhì)一般選用耐低溫性能良好的奧氏體不銹鋼，傳熱靠金屬傳導(dǎo)，單個(gè)管路的漏熱量按式（1）計(jì)算：

式中：Qg——單個(gè)管道的漏熱量，W；

λg——管道材料在平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，（W/m·K）；

Ag——管道截面面積，m2；

△T——絕熱層內(nèi)外溫差，K；

Lg——管道有效導(dǎo)熱長(zhǎng)度（夾層內(nèi)的管路長(zhǎng)度），m。

從式（1）中可以看出管道的長(zhǎng)度和厚度對(duì)漏熱影響較大，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量加長(zhǎng)管道的長(zhǎng)度并在強(qiáng)度和制造工藝允許的情況下選用較薄壁厚的管道，減少漏熱量。

液相管路應(yīng)設(shè)置氣封結(jié)構(gòu)，避免夾層外面的液相管路中有液體介質(zhì)，液體介質(zhì)如果只通過(guò)管道壁厚與外部環(huán)境進(jìn)行傳熱，儲(chǔ)罐的漏熱量會(huì)很大。

3 支撐件漏熱量控制

真空粉末絕熱容器，一般用拉桿和玻璃鋼支撐座支撐內(nèi)膽。拉桿一端焊接在內(nèi)膽外壁上，另一端焊在外殼內(nèi)壁上，拉桿的漏熱量也是按公式（1）進(jìn)行計(jì)算，在滿足強(qiáng)度和制造工藝的情況下，應(yīng)該使拉桿的截面積盡量小，拉桿的長(zhǎng)度盡量長(zhǎng)，減小漏熱量。

玻璃鋼支撐座放置在內(nèi)膽與外殼之間，長(zhǎng)度只能是夾層的厚度，無(wú)法通過(guò)增加長(zhǎng)度來(lái)減小漏熱量，只能通過(guò)減小截面積來(lái)減小漏熱量。除了滿足強(qiáng)度，還要滿足穩(wěn)定性，因此玻璃鋼支撐座的直徑不能太小。玻璃鋼支撐座，能在外直徑較大的情況下，截面積也能很小。玻璃鋼支撐座中間的空間，在裝填珠光砂時(shí)，珠光砂無(wú)法進(jìn)入，漏熱量會(huì)很大，為了減小漏熱，需在玻璃鋼支撐座中間的空間填充絕熱棉。

4 結(jié)語(yǔ)

較大型的真空粉末絕熱容器，對(duì)真空度要求并不高，常規(guī)的設(shè)計(jì)與施工方案很容易就能達(dá)到，但由于罐體的體積和重量較大，夾層里需要設(shè)置大量的加強(qiáng)圈，拉桿和支撐座等結(jié)構(gòu)件，這些必要的結(jié)構(gòu)件不僅本身能夠漏熱，彼此之間還可能形成珠光砂不易進(jìn)入的空間，這些沒(méi)有珠光砂的空間會(huì)使局部漏熱非常大，對(duì)容器的安全性有很大影響。為了不形成這些空間，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量讓結(jié)構(gòu)件之間的距離遠(yuǎn)一點(diǎn)，如果無(wú)法避免也要采取相應(yīng)措施，例如用振動(dòng)器或局部填充。

[1]GB/T18442《固定式真空絕熱深冷壓力容器》.