高真空多层绝热管路热桥性能数值仿真研究.pdf

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1、第29卷第4期2016年7月机电产品开发与纠崭Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsV01．29．No．4Jul．，2016文章编号：1002—6673(2016)04—058—04高真空多层绝热管路热桥性能数值仿真研究李亚鹏，应媛媛，宋健(北京航天试验技术研究所，北京100074)摘要：利用数值仿真方法，对高真空多层绝热系统中最常用的伸缩筒形热桥，从流体工作状态、外部工作环境、热桥自身结构特点、零件配合表面状态等方面进行了分析探讨

2、。研究表明。改变流体工作状态、改变外部工作环境对降低热桥漏热，效果并不理想且成本高昂，增大热桥长度及配合表面粗糙度在一定取值范围内可以大幅降低漏热，而成本增加极少，超过一定取值范围漏热量降低不再明显而成本将大幅上升．因此热桥结构设计、制造工艺及装配方式存在最优区间。关键词：热桥；对流换热系数；接触热阻；真空多层绝热；低温流体中图分类号：TB79文献标识码：Adoi：10．3969／i．issn．1002—6673．2016．04．022NumericalSimulationoftheHighVac

3、uumMulti-layerInsulationPipeline7SHeatChannelPerformanceLIYa-Peng，YINGYuan—Yuan，SONG．1ion(BeijinglmdtuteofAerospaceTestingTechnology，Beijing100074，China)Abstract：Usingnumericalsimulationmethod，studyonthetelescopictubeheatchannelwhichisusefulinthehighv

4、acuummulti—layerin—sulationpipefinesystem，analysisofthecryogenicfluidworkstatus，externalenvironment，thestructuralofheatchannelandmatingsurfacestatesetc．effectontheheatleakageResearchsuggeststhat．it7sinefficientbutIligh—COStthatchangethecryogenicfluid7

5、SworkingstateandexternalenvironmenttoreducetheheatleakagegreatlyInthespeciallyrange，lengtheningtheheatchannelandincreasedthesurfacerough—nesscanreducetheheatleakagegreadyatlowCOStly，butoutrange，thismethodisinvalidSothat，thestructuredesignofheatchannel

6、，man—ufacturingprocessandassemblyhasoptimalinterval．Keywords：heatchannel：convectioncoefficient；thermalcontactresistance；vacuummulti—layerinsulation；cryogenicfluid0引言低温液体在航空航天、能源化工、食品工业、高能物理等领域获得广泛应用。由于低温液体的工作温度远低于环境温度。且其液态体积相较自身气态体积缩小了800倍左右．如果不能有效隔绝低

7、温液体从周边热源吸收热量，可能造成低温液体大量气化，液态空间压力急剧升高，极端情况将会造成安全事故。为保证低温液体安全可靠。经济合理的利用。不断有绝热性能优秀的产品和系统被开发并且投入使用，采用的绝热方式主要有堆积绝热、高真空绝热、真空一粉末(纤维)绝热以及高真空多层绝热。高真空多层绝热是目前绝热性能最佳的一种绝热型式．在低温液体的贮存、输送系统中得到广泛应用，其基修稿日期：2016—05—03作者简介：李亚鹛(1983一)男，河北鹿泉人，工学硕士，工程师。目前主要从事航天地面低温管道设备的研究与

8、开发，完成多项超低温阀门及管道附件的设计工作。58本结构主要由内壁、外壁、热桥及辐射屏组成，内壁内部空间贮存、流通低温液体，外壁外部空间为工作环境，内外壁由热桥连接，组成一个封闭的绝热空间，该绝热空间抽真空，以消除气体对流换热和大部分气体导热，进入低温设备的热流主要是辐射热，安装辐射屏(反射率很高的金属膜)又可以将热辐射反射回去，大幅降低了辐射热，因此高真空多层绝热从对流、传导、辐射三个方面实现了热隔绝．获得了最佳的绝热性能。虽然高真空多层绝热型式绝热性能优良。但是其内外壁之间必须