怎樣控制真空粉末絕熱容器的漏熱量

李樹起（沈陽航天新光集團有限公司，遼寧沈陽110801）

怎樣控制真空粉末絕熱容器的漏熱量

李樹起（沈陽航天新光集團有限公司，遼寧沈陽110801）

主要對真空粉末絕熱容器的結構進行漏熱量的分析和計算，用來檢驗容器的絕熱系統，管路系統和支撐結構的漏熱量是否滿足標準要求。

低溫容器;漏熱量;靜態蒸發率;真空粉末絕熱

隨著經濟的發展，深冷介質的應用日趨廣泛，深冷介質的使用量迅速增加，促使儲存深冷介質的低溫容器的制造規模也在不斷增加。

深冷介質沸點極低，對儲罐的漏熱量要求很高，隨著熱量不斷傳入，儲罐內的液體會不斷氣化，罐內壓力會越來越高，達到一定值后安全閥會開啟，排氣泄壓。因此儲罐的漏熱量大小對儲罐的安全性和經濟性有著直接的影響。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。真空粉末絕熱對真空度要求不太高，施工難度低，廣泛應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，珠光砂應符合G/T188442.2的要求，填充珠光砂前容器內膽外表面和外殼內表面應清潔干凈。由于容器外殼承受0.1MPa的外壓，在計算外殼厚度時為了使外殼厚度盡可能的薄，需要在外殼上加若干加強圈，加強圈的高度不能太高，太高的話離離內膽會很近，局部漏熱會非常大，一般夾層厚度為250mm，加強圈高度不大于100mm為宜。由于加強圈的高度不能太高，為了滿足強度，數量就需要很多，加強圈應盡量均勻地分布在外殼筒體上，避免兩個加強圈距離太近的情況出現（如圖1）。

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

2 管路系統漏熱量控制

低溫容器中一般設有上進液管路、下進液管路、排液管路、氣相管路、回液管路、溢流管路及液位計上下管路等。管路材質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，單個管路的漏熱量按式（1）計算：

式中：Qg——單個管道的漏熱量，W；

λg——管道材料在平均溫度下的導熱系數，（W/m·K）；

Ag——管道截面面積，m2；

△T——絕熱層內外溫差，K；

Lg——管道有效導熱長度（夾層內的管路長度），m。

從式（1）中可以看出管道的長度和厚度對漏熱影響較大，在設計時應盡量加長管道的長度并在強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。

液相管路應設置氣封結構，避免夾層外面的液相管路中有液體介質，液體介質如果只通過管道壁厚與外部環境進行傳熱，儲罐的漏熱量會很大。

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膽。拉桿一端焊接在內膽外壁上，另一端焊在外殼內壁上，拉桿的漏熱量也是按公式（1）進行計算，在滿足強度和制造工藝的情況下，應該使拉桿的截面積盡量小，拉桿的長度盡量長，減小漏熱量。

玻璃鋼支撐座放置在內膽與外殼之間，長度只能是夾層的厚度，無法通過增加長度來減小漏熱量，只能通過減小截面積來減小漏熱量。除了滿足強度，還要滿足穩定性，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，珠光砂無法進入，漏熱量會很大，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 結語

較大型的真空粉末絕熱容器，對真空度要求并不高，常規的設計與施工方案很容易就能達到，但由于罐體的體積和重量較大，夾層里需要設置大量的加強圈，拉桿和支撐座等結構件，這些必要的結構件不僅本身能夠漏熱，彼此之間還可能形成珠光砂不易進入的空間，這些沒有珠光砂的空間會使局部漏熱非常大，對容器的安全性有很大影響。為了不形成這些空間，設計時應盡量讓結構件之間的距離遠一點，如果無法避免也要采取相應措施，例如用振動器或局部填充。

[1]GB/T18442《固定式真空絕熱深冷壓力容器》.