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關于液氮罐多層結構的絕熱分析

時間:2018-12-26 11:15來源: 作者:13718238054 點擊:
為了杜絕熱溫通過輻射傳入液氮罐內,罐子的外殼設計成兩層,兩層之間除抽掉空氣外,并放置了若干層光亮的反射輻射熱的反射屏,熱力學的研究表明,理想的輻射體向外發射能量的速率與接受物體的絕對溫度的4次方(T4)成正比,兩個物體間通過的凈換熱量與T4之差成正比。杜瓦罐

所以:Q=δA(T41-T42)式中:Q為外殼傳熱量;δ為斯蒂芬-玻爾茨曼常數;A為接受輻射物體的面積;T1為輻射體的溫度;T2為接受輻射體的溫度。

1951年彼得遜發現,如果在高真空空間裝置n個具有反射率的屏,可以把輻射熱流減至1n+1,所以:Q=δAn+1(T41-T42)

由此可見,我們只要把反射屏的層數n逐漸加大,Q值將逐漸減少。但是在實際設計液氮罐時,一要追求罐子的絕熱性能,二要考慮體積小、重量輕等技術指標,這樣一來,不可能把夾層的空間設計得無限大。

如果在一定的空間下,大量增加多層的層數,將會使多層結構的堆積密度和壓縮負荷增大。應該指出的是,公式中n個反射屏是理想的,它們互相平行而不接觸,然而客觀情況并不如此,在一只包扎數十層的罐子上,要保證多層結構最終是理想狀態是不可能的。往往由于工藝上選擇不好,或者是多層材料塑性特別好,造成多層間的大面積接觸,這就增加了層間的熱傳導,這些對容器的絕熱性能都很不利。

為此,探索合理的多層層數是至關重要的。最佳的多層層數,一方面有利于液氮罐的絕熱性能的穩定和提高,另一方面避免了多層材料的浪費,因此,研究多層絕熱結構必須注重研究多層材料和多層的結構形式。杜瓦罐
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