怎样控制真空粉末绝热容器的漏热量

李树起（沈阳航天新光集团有限公司，辽宁沈阳110801）

怎样控制真空粉末绝热容器的漏热量

李树起（沈阳航天新光集团有限公司，辽宁沈阳110801）

主要对真空粉末绝热容器的结构进行漏热量的分析和计算，用来检验容器的绝热系统，管路系统和支撑结构的漏热量是否满足标准要求。

低温容器;漏热量;静态蒸发率;真空粉末绝热

随着经济的发展，深冷介质的应用日趋广泛，深冷介质的使用量迅速增加，促使储存深冷介质的低温容器的制造规模也在不断增加。

深冷介质沸点极低，对储罐的漏热量要求很高，随着热量不断传入，储罐内的液体会不断气化，罐内压力会越来越高，达到一定值后安全阀会开启，排气泄压。因此储罐的漏热量大小对储罐的安全性和经济性有着直接的影响。目前低温绝热容器按绝热形式不同分为真空多层绝热和真空粉末绝热。真空粉末绝热对真空度要求不太高，施工难度低，广泛应用于大中型低温容器。本文主要介绍控制真空粉末绝热容器漏热量的方法。

1 绝热系统漏热量控制

真空粉末绝热容器的绝热材料一般为珠光砂，珠光砂应符合G/T188442.2的要求，填充珠光砂前容器内胆外表面和外壳内表面应清洁干净。由于容器外壳承受0.1MPa的外压，在计算外壳厚度时为了使外壳厚度尽可能的薄，需要在外壳上加若干加强圈，加强圈的高度不能太高，太高的话离离内胆会很近，局部漏热会非常大，一般夹层厚度为250mm，加强圈高度不大于100mm为宜。由于加强圈的高度不能太高，为了满足强度，数量就需要很多，加强圈应尽量均匀地分布在外壳筒体上，避免两个加强圈距离太近的情况出现（如图1）。

图1中加强圈1与加强圈2距离太近，填充珠光砂时，两个加强圈之间的部位珠光砂很难填实，容易形成空腔，空腔的位置外壳可能会出汗，局部漏热会非常大，使储罐的安全性降低。一般两加强圈之间的距离应大于500mm，如果不能避免，装填珠光砂时需在加强圈密集的部位使用振动器，防止空腔形成。

2 管路系统漏热量控制

低温容器中一般设有上进液管路、下进液管路、排液管路、气相管路、回液管路、溢流管路及液位计上下管路等。管路材质一般选用耐低温性能良好的奥氏体不锈钢，传热靠金属传导，单个管路的漏热量按式（1）计算：

式中：Qg——单个管道的漏热量，W；

λg——管道材料在平均温度下的导热系数，（W/m·K）；

Ag——管道截面面积，m2；

△T——绝热层内外温差，K；

Lg——管道有效导热长度（夹层内的管路长度），m。

从式（1）中可以看出管道的长度和厚度对漏热影响较大，在设计时应尽量加长管道的长度并在强度和制造工艺允许的情况下选用较薄壁厚的管道，减少漏热量。

液相管路应设置气封结构，避免夹层外面的液相管路中有液体介质，液体介质如果只通过管道壁厚与外部环境进行传热，储罐的漏热量会很大。

3 支撑件漏热量控制

真空粉末绝热容器，一般用拉杆和玻璃钢支撑座支撑内胆。拉杆一端焊接在内胆外壁上，另一端焊在外壳内壁上，拉杆的漏热量也是按公式（1）进行计算，在满足强度和制造工艺的情况下，应该使拉杆的截面积尽量小，拉杆的长度尽量长，减小漏热量。

玻璃钢支撑座放置在内胆与外壳之间，长度只能是夹层的厚度，无法通过增加长度来减小漏热量，只能通过减小截面积来减小漏热量。除了满足强度，还要满足稳定性，因此玻璃钢支撑座的直径不能太小。玻璃钢支撑座，能在外直径较大的情况下，截面积也能很小。玻璃钢支撑座中间的空间，在装填珠光砂时，珠光砂无法进入，漏热量会很大，为了减小漏热，需在玻璃钢支撑座中间的空间填充绝热棉。

4 结语

较大型的真空粉末绝热容器，对真空度要求并不高，常规的设计与施工方案很容易就能达到，但由于罐体的体积和重量较大，夹层里需要设置大量的加强圈，拉杆和支撑座等结构件，这些必要的结构件不仅本身能够漏热，彼此之间还可能形成珠光砂不易进入的空间，这些没有珠光砂的空间会使局部漏热非常大，对容器的安全性有很大影响。为了不形成这些空间，设计时应尽量让结构件之间的距离远一点，如果无法避免也要采取相应措施，例如用振动器或局部填充。

[1]GB/T18442《固定式真空绝热深冷压力容器》.