低温绝热

实际低温液体贮槽的绝热结构往往不是采取某种单一的绝热形式，而是根据要求贮存的液化气体的物理特性及使用要求，进行多种绝热形式的组合，低温容器绝热性能的优劣，除受制造工艺限制外，很大程度上取决于绝热结构的设计合理与否，对于贮存极低温度的容器，即使是应用超级多层绝热也不能满足要求，例如计算表明，把一个液氮日蒸发率为1%的50L多层绝热容器来贮存液氦，预计液氦的日蒸发率达50%左右。

在低温容器方面，国内外采用的绝热结构主要有多层-冷却屏绝热形式和多屏绝热形式。

在高真空绝热空间中装置金属辐射屏将会使导入绝热空间冷壁的热流大幅度降低，在低温容器或低温恒温器中，这些金属辐射屏都是焊装于容器的颈管上的，因此从容器中排出的蒸汽的冷却效应可降低包围着液化气体容器分辐射屏的温度，这种辐射屏叫做蒸汽冷却屏，如图3.3.2a。

在多层绝热中装置3~5个铜(铝)质传导屏的结构被称为多层-冷却屏绝热容器，图3.3.2b是四屏绝热容器的结构示意图。

图3.3.2b示出的四屏绝热容器中，其内容器和第一个屏之间为高真空绝热，采用无间隔物的镀铝涤纶薄膜做多层绝热的500L的三屏液氦贮槽，计算得到容器的液氦日蒸发率仅为0.7%。

多屏绝热是一种将多层绝热辐射屏与蒸汽冷却传导屏合二为一的超绝热结构，在这种结构中采用层数少，层密度较小的多层绝热屏来遏制热壁的室温辐射，同时这些多层辐射屏有逐一与容器的颈管进行热联结，借助于辐射屏平行方向的导热，将屏中热流导向颈管，被从颈管中逸出的冷蒸汽带走，例如，1976年我国浙江大学研制的50L多屏绝热容器的日蒸发率仅为1.8%，100L液氦容器的日蒸发率<1%。

多屏绝热结构具有效率高，制作容易、重量轻及预冷快等优点，在液氦容器中得到了广泛的应用。

综合比较国内外各种低温绝热的类型与结构，借鉴存在的各种低温容器的绝热形式，低温测试系统我们采用多屏绝热结构，选用具有高反射性能、防辐射作用好的0.006mm厚的铝箔作传导屏，为了防止两层铝箔间的直接热接触，用绝热性能好尼龙网作隔物，一共安装14快蒸汽冷却屏。

为了提高传导屏的热效率，往往通过翅片把传导屏和颈管联结起来，翅片的设计原则是尽可能减少传导屏与颈管的热阻，翅片与传导屏的相连部分的接触面应尽可能大，为了便于抽空，翅片上应开一些孔，翅片与颈管的连接一般有两种方法，一种方法是钎焊，另外一种方法是热套，我们选用第一种方法，采用钎焊，用银来焊接。翅片与传导屏的连接我们采用接触连接，用带子、抱箍等将传导屏与翅片贴紧

这是一种沿用古老的高温保温方法的绝热形式，选用导热系数小的绝热材料装提案在需要绝热的部位，有时在绝热材料的空隙中充氮气或干空气，堆积绝热有泡沫型、粉末型及纤维型，这些材料的导热系数随温度的降低和容量的减少近似呈线性关系较少，其绝热效果取决于绝热层的厚度。

高真空绝热是将要求绝热空间抽成10~10Pa，从而排除气体的对流传热和绝大部分的气体热导率。实际上，高真空绝热是由一个热壁与冷壁构成的纯粹的真空空间。在这类绝热中，影响绝热性能的主要因素有两点:一是夹层的真空度，二是辐射传热的大小，常用发射率低的材料，并使辐射表面高度光亮、清洁，用液氮或冷蒸汽冷却热屏等。

这种绝热结构式在绝热空间冲天孔性绝热材料(粉末或纤维)，在将绝热空间抽到一定的真空度。影响绝热效果的因素有真空度、粉末的粒度、容重、添加剂的种类和数量、界面温度等。以真空粉末及纤维绝热的绝热性能比高真空绝热好得多。真空粉末的表观热导率大约是普通堆积绝热的热导率的几十分之一，由于绝热效率较高，在低温技术中得到了广泛应用。

高真空多层绝热是在真空夹层中装有很多防辐射屏(反射率很高的金属膜)，以此来降低辐射传热的一种绝热形式，绝热空间抽空到低于10Pa的负压，是效率最高的一种绝热形式，有"超级绝热"之称。影响多层绝热性能的主要因素有:采用的材料、多层中的真空度、多层的层密度和松紧度、多层的总层数或总厚度及多层绝热物承受的机械负荷、边界温度等等。

本书较全面而系统地阐述了低温绝热的传热机理、低温绝热的各种结构与材料、各类绝热的设计计算，以及各种类型绝热体的制作及其实验研究方法;同时也系统地介绍了低温贮运设备的典型结构、各种低温容器的结构设计与绝热设计，包括强度、刚度的计算，封头设计、开孔补强，焊接结构和密封结构的设计，以及使用过程中的相关技术等。本书内容丰富、实用性强、说明准确、简明扼要。

本书可供航天、航空、动力、石油与天然气、化工、轻工、交通、建筑等部门从事低温绝热和贮运设备设计、研究与施工等方面的科技人员使用，亦可作为大专院校相关专业师生的参考书。

徐烈，

1965年毕业于浙江大

学，留校任教。1979年调入上

海交通大学，其中89年-90年

在德国柏林自由大学进修，现

任上海交大制冷与低温工程系

教授、博士生导师。卅余年来，

一直从事低温科学与技术的教

学与科研，曾开设"代低温工程

学"、"低温真空技术"、"低温

测试技术"等七门本科、硕、博

士课程，共培养硕士、博士生

20名，出版《低温容器――设

计、制造与使用》(机工版)、《绝

热技术》(国防版)、《低温技术》

(上海交大版)等著作七本，译

作三本。共发表论文90余篇。

对低温绝热与低温容器、低温

下材料热物性、低温真空技术

等有专长 曾先后承担国家

省部委及有关应用单位的研究

课题50余项，绝大部分为项目

负责人，曾获全国科学大会

奖、中科院重大成果乙等奖、

有色总公司成果奖等5次。现

兼任中国制冷学会等学会专业

委员、"低温工程"、"低温与超

导""真空与低温""低温与

工特气"和"制冷技术"编委，美

国科学进展学会和纽约科学学

会国际会员。