高真空多层绝热

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高真空多层绝热

摘要: 高真空多层绝热被称为“超级绝热”，因其绝热性能好、漏热量低而被广泛采用。关于多层绝热的传热计算，国内外已做了大量研究，但如何准确计算高真空多层绝热的漏热量，仍然是国内外研究的重点。本文主要介绍了目前国内外广泛采用的多层绝热分析模型：逐层传热分析模型（Layer-by-Layer）。这种分析模型是针对相邻两层建立的热分析模型，且该模型主要考虑了3种形式的热交换：辐射换热、相邻层之间的固体导热、相邻层之间的剩余气体导热。这种传热分析模型可以较好地反映多层绝热的传热过程。

关键词: 高真空多层绝热 逐层传热分析模型 辐射换热 气体导热 固体导热

1 研究现状

高真空多层绝热是目前低温容器广泛采用的一种绝热形式，这种绝热形式绝热效果好，漏热量低，被认为是当前绝热性能最好的一种绝热形式，被称之为“超级绝热”。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），以此来降低辐射换热的一种绝热形式。高真空多层绝热的绝热层包括辐射层和间隔层，辐射层常用的材料有：聚酯薄膜、铝箔、镀铝涤纶薄膜、铝箔纸等；间隔层常用的材料有：隔热纸，尼龙网、玻璃纤维布（纸）等。影响高真空多层绝热的因素有很多，主要有：绝热层总厚度、绝热层层密度、绝热层热边界温度、绝热层材料及其组合方式、夹层真空度、机械负荷及杂质等。通过改变绝热层的影响因素，可以有效提高绝热层的绝热效果。

在多层绝热中存在着三种形式的热交换，分别是：相邻层之间的辐射换热、相邻层之间剩余气体的导热、相邻层之间经间隔物进行的固体导热。关于多层绝热的传热计算模型，到目前为止，国内外已提出好几种。如何准确地计算多层绝热的传热量，已成为国内外低温方面研究的重点。

另一方面,如何提高多层绝热的绝热效果也是国内外研究的重点。影响多层绝热绝热效果的因素有很多，可以通过改变这些因素来提高多层绝热的绝热效果。研究表明，改进低温绝热结构的基本方法有两种：一是有效地抑制辐射传热；二是回收低温液体蒸发的冷蒸气的冷量。多屏绝热是在多层绝热的基础上发展起来的。多屏绝热是一种将多层防辐射屏与蒸气冷却屏相结合的绝热结构。用不多的金属屏与蒸气出口管相连，利用冷蒸气吸收的显热来冷却辐射屏，降低热壁的温度，抑制了辐射传热，提高了绝热效果。这些为数不多的金属屏蔽层，既是多层绝热的防辐射屏，又可作为蒸气冷却屏，而且有助于消除多层绝热的纵向导热，多屏绝热是多层绝热的一大改进，它具有绝热效果高、热容量小、重量轻、平衡时间短、制作简单，成本低廉等优点。可用于中、小型贮存容器，特别适合于液氦、液氢的贮存容器。

多层绝热具有优良的绝热性能，漏热量低,是目前低温容器广泛采用的绝热方式。国内外都在积极研究多层绝热的传热机理以及如何改善多层绝热的绝热效果，减少漏热量,多层绝热是低温研究的重点。

2 研究方法

目前，多层绝热常用的分析模型有两种：逐层传热分析模型（Layer-by-Layer）和Lockheed分析模型。这两种分析方法都假设多层绝热内的传热为一维传热，并且这两种模型的建立都基于3种传热形式：（1）相邻层之间的辐射换热；（2）相邻层之间剩余气体的导热；（3）相邻层之间经间隔物进行的固体导热。逐层传热分析模型（Layer-by-Layer）基于传统的分析方法，把每一层作为一个结点，分析每一层中的3种传热形式，最后得出总传热；Lockheed分析模型主要分析总层数、层密度，以得出绝热层的总传热。因此，相比而言，逐层传热分析模型（Layer-by-Layer）易于获得绝热层中每一层的各项热流量及温度分布状况。

3 存在的问题

在多层绝热的传热分析中，逐层传热分析模型（Layer-by-Layer）是目前国内外广泛采用的一种分析模型，这种分析模型计算精度较高，误差较小。但这种分析模型存在一定的局限性，因它只考虑了多层绝热内三种主要的热交换形式：辐射换热、相邻层之间的固体导热、相邻层之间的剩余气体导热，而没有考虑其他形式的热交换。而在实际的多层绝热中，除了这三种形式的热交换，还存在其他形式的热交换，多层绝热的传热过程是一个很复杂的过程。逐层传热分析模型（Layer-by-Layer）将多层绝热的传热过程简化，只考虑三种主要的热交换形式，因此，这种分析模型具有一定的局限性，不能完全、准确地计算多层绝热的漏热量。同时，由于多层绝热的辐射层和间隔层都是厚度很小的薄膜，平均只有0.012mm，因此，如何准确地分析薄膜的传热过程仍是一个有待研究的问题。

4 总结

高真空多层绝热作为一种高效的绝热方式，目前被低温容器广泛采用。如何准确地分析多层绝热的传热过程及计算多层绝热的传热量，仍是目前国内外低温方面研究的重点。目前被广泛采用的分析模型有逐层传热分析模型（Layer-by-Layer）和Lockheed分析模型，虽然这两种模型都能较好地分析多层绝热的传热过程，但它们都存在一定的局限性，有待改进。因此，建立多层绝热的分析模型具有很高的价值和意义，有助于人们准确地分析多层绝热的传热过程。

5 参考文献

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学院:石油化工学院   专业:动力工程    姓名:李延娜    学号:122085206008