立式低温绝热气瓶颈管传热的数值模拟与试验分析.pdf

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1、2014年第2期低温工程No．22014总第198期CRYOGENICSSumNo．198立式低温绝热气瓶颈管传热的数值模拟与试验分析李阳汪荣顺(‘江苏省特种设备安全监督检验研究院常州分院常州213016)(上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240)摘要：对自然排放条件下颈管的共轭传热模型和稳态导热模型进行数值模拟，模拟结果显示两种模型的颈管壁面温度分布规律一致。通过液氮蒸发法的试验对导热模型的模拟方法进行验证，试验结果略低于数值模拟结果，但与共轭传热模型和稳态导热模型吻合程度良好。稳态导热模型的误差略大于共轭传热模型，

2、但对低温气瓶颈部计算选择稳态导热模型精度已经足够，且方法简单。关键词：颈管低温绝热气瓶共轭传热稳态传热ANSYS中图分类号：TB663文献标识码：A文章编号：1000—6516(2014)02—0043-06NumericalsimulationandexperimentalanalysisofheattransferthroughnecktubeintoverticalcryogenicinsulatedcylindersLiYangWangRongshun(ChangzhouBranch，JiangsuInstituteof

3、SpecialEquipmentSafetySupervisionandInspection，Changzhou213016，China)(InstituteofRefrigerationandCryogenics，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Conjugateconvective—conductiveheattransfer(CHT)modelbetweenwallandthecoldva—porandsteadyheatconduction

4、(SHC)inconditionsofnaturaldischargewerenumericallyinvestigated．SimulationresuItsshowedthesamedistributionruleofthewalltemperatureofnecktubeforthetwomodels．Alsoaliquidnitrogenboil—ofmethodwasadoptedinexperimentstovalidatetheresultofnumericalsimula—tion．Thesevaluesfron

5、experimentswereslightlylowerthanthosefromsimulation，butweremoreflavorableagreementwithCHTmodelcomparedwithSHCmodelbyANSYSsoftware．AlthougherrorofSHCmodelwasgreaterthantheCHTmodel，theaccuracyofSHCmodelwasenoughforneckcalculationofcryogenicinsulatedcylindersandthemetho

6、dwasconvenient．Keywords：necktube；cryogenicinsulatedcylinders；conjugateheattransfer；steadyheattransfer；AN-SYS域，用来取代传统的高压气瓶提供工业气体⋯。颈引言管作为低温绝热气瓶内外容器之问的重要支撑结构，低温绝热气瓶是一种储运低温液体的特种容器，使得通过颈管进入低温气瓶的热流占总热流的比例目前被广泛应用于机械、化学工业和国民经济各领非常大，甚至达到一半以上，对颈管的设计除了要收稿日期：2013—12—11；修订日期：2014

7、—02—25作者简介：李阳，女，35岁，博士。低温T程考虑强度外也要考虑绝热效果。因此准确的分析颈管传热机理以及减少通过颈管的漏热对储存低温液体具有实际的意义。由于低温液体的物性随温度变化以及低温蒸气通过颈管排出，颈管的传热机理非常复杂，对于低温容器颈管传热问题，目前对于颈管壁与冷蒸气之间的对流研究非常少。通过对低温液氦容器进行定量分4l4析，Wex

8、er最早建立管壁与蒸气对流的大口径颈管传热模型，但没有考虑辐射传热；GorbachevSP假设导热系数和对流系数不随温度变化，通过理论分析图1实验装置原理图和试验数据得出颈管轴向热

9、流的关系式；KuraokaY1．吸附器(内装有分子筛)；2．电子衡器；3．真空规管；4．复合真等主要研究辐射到低温液体的径向热流，并通过空计；5．大气压力计；62700数据采集仪；7热电偶；8航空接进入液相空间和气相空间的热平衡分析得到“当量头；9质量流量计；1