采用數(shù)值模擬的方法對(duì)有導(dǎo)熱帶的低溫容器進(jìn)行分析,研究充滿率對(duì)無(wú)損貯存熱力過(guò)程的影響,得到充滿率分別為65%、75%和85%時(shí)不同時(shí)刻容器內(nèi)流體溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)云圖。分析發(fā)現(xiàn)無(wú)論充滿率為多少,容器內(nèi)氣相空間的BOG溫度升高都比較快,氣液界面處有明顯的溫度分層和速度場(chǎng)變化,運(yùn)動(dòng)比較劇烈;開(kāi)始時(shí)導(dǎo)熱帶向BOG傳遞冷量,最后導(dǎo)熱帶向液氮主體區(qū)傳遞外界熱量,其周?chē)c之接觸的液氮有明顯的溫度分層現(xiàn)象;充滿率75%的液氮溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)變化比充滿率65%的慢,比充滿率85%的快。這表明有導(dǎo)熱帶的低溫容器充滿率越大,容器內(nèi)低溫液體無(wú)損貯存時(shí)間越長(zhǎng)。 

【文章來(lái)源】：低溫與超導(dǎo). 2020,48(12)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

容器內(nèi)液位高度示意圖

開(kāi)始時(shí)導(dǎo)熱帶溫度與液氮主體區(qū)溫度一致,向BOG傳遞冷量,一方面導(dǎo)熱帶傳遞給BOG冷量的速度沒(méi)有上封頭和頸管傳遞給BOG熱量的速度快,另一方面導(dǎo)熱帶傳遞給BOG冷量與BOG吸熱量相比很少,因此氣相空間導(dǎo)熱帶周?chē)葱纬擅黠@的溫度分層,且BOG溫度比較高,隨著熱量的不斷傳入,導(dǎo)熱帶上溫度場(chǎng)開(kāi)始發(fā)生變化,且與液氮接觸部分的導(dǎo)熱帶溫度也開(kāi)始逐漸高于液氮主體溫度,說(shuō)明此時(shí)由導(dǎo)熱帶傳遞到容器內(nèi)的熱量除過(guò)改變導(dǎo)熱帶自身溫度場(chǎng)分布之外,已經(jīng)開(kāi)始向液氮主體區(qū)傳遞外界熱量,其周?chē)c之接觸的液氮有明顯的溫度分層現(xiàn)象。4.2 速度場(chǎng)隨時(shí)間變化過(guò)程

從圖中可以看出,對(duì)于有導(dǎo)熱帶的低溫容器,充滿率為65%、75%和85%時(shí),氣液界面處的流體均先具有明顯的速度變化,同時(shí)在液氮主體區(qū),靠近容器壁處的液氮均按照從上到下的順序,從氣液界面處開(kāi)始向底部,流動(dòng)速度依次發(fā)生變化,產(chǎn)生明顯的速度場(chǎng),同時(shí)速度場(chǎng)由容器壁向中心緩慢發(fā)展,隨著熱量的不斷漏入,容器底部熱流體上升到達(dá)導(dǎo)熱帶下端。圖3(a)可以看出,當(dāng)充滿率65%時(shí),氣相空間BOG最先形成了渦旋,隨著時(shí)間的增長(zhǎng),氣相空間的渦旋數(shù)量越來(lái)越多;液氮主體區(qū),容器底部熱流體上升到達(dá)導(dǎo)熱帶下端時(shí),在導(dǎo)熱帶影響下方向發(fā)生改變,向容器側(cè)壁流動(dòng),與側(cè)壁熱流體匯合之后,在容器底部形成兩個(gè)對(duì)稱(chēng)渦旋,隨著熱量的不斷傳入,480 s時(shí)靠近氣液界面處的導(dǎo)熱帶兩側(cè)也形成兩個(gè)對(duì)稱(chēng)渦旋。由圖3(b)可以看出,充滿率75%的容器內(nèi)流體流場(chǎng)變化過(guò)程與圖3(a)充滿率65%的相似,只是在同一時(shí)刻,充滿率65%的液氮流場(chǎng)擾動(dòng)明顯比充滿率75%的劇烈;由圖3(c)可以看出,在720 s時(shí)間段內(nèi),只有氣液界面處速度場(chǎng)分布比較明顯,氣相區(qū)BOG和液氮主體區(qū)靠近容器壁處的液氮速度場(chǎng)變化均很小。對(duì)比充滿率65%、75%和85%速度場(chǎng)云圖,相同時(shí)刻充滿率65%的流體流場(chǎng)變化比充滿率75%的劇烈,充滿率75%的比充滿率85%的劇烈,同樣說(shuō)明當(dāng)無(wú)損貯存時(shí)間相同時(shí),充滿率65%的低溫容器內(nèi)液氮蒸發(fā)最快,充滿率75%蒸發(fā)次之,充滿率85%的蒸發(fā)最慢。5 結(jié)論


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