低温物理与技术-第4章 低温容器解剖

3 无限长两平行表面
面1 被比它大得多的 4 面2 所包围, 1、2表面
形状不定
1
1
1
2
1 1
1
材料 名称
铝
紫铜 不锈钢
黄铜
低温容器常用材料的辐射率 (T) CTn
表面与 加工情况
抛光的 光洁表面 粗糙表面
铝箔 涤纶薄膜 双面喷铝
抛光的 干净表面
铜箔
抛光的 干净表面
4K 20K 77K 300K
(i) 残余气体分子的热导Q1 (ii) 绝热空间及管口的辐射传热Q2
在F1-2=1 时, 不同情况下的Fe
序号 两表面的形状
Fe
1
无限长同心圆筒, 半径 为r1,r2, 内圆筒计为1
1
1
1
r1 r2
1 (
2
1)
2
半径为r1、r2的同心球 面, 内球面计为1
1
r1
2
(
1
1
1)
1 r2 2
备注
0.011
冻伤
当外漏出的低温液体直接接触到人的身体时，由于低温液体温度很低，会 使操作人员受到冻伤。在加注和排放中，有时会发生连接管破裂，低温液 体外泄现象，冻伤操作者。出现这种情况，首先要关闭排出的阀门，切断 低温液体，及时将受伤人员送往医院救治。
窒息
窒息是由于人体吸入其它气体引起缺氧所致。窒息分为突然窒息和逐步窒 息两大类。如果人突然吸入纯氮气或其它非氧气体，就会突然窒息，甚至 死亡。逐步窒息是因氧含量过低造成的。若含氧量降到14%就会出现人体 不适，呼吸加快，脉搏加速症状，注意力不易集中等。当氧含量降到10% 时，会出现肌肉疲劳、乏力。当氧含量降到6%时，会出现恶心、呕吐，肌 肉失去运动能力，并造成永久性脑损伤。因此室内作业，要特别防止大量 低温液体溢出。发生这种情况，需打开门窗，加速空气流通。
蒸发率的测定
日蒸发率：标准状态下（101.3kPa，0℃），储存适量 的低温液体，在达到热平衡后的蒸发速率，一般以24h计算。 它指一天(24h)内蒸发的数量与容器的公称容积之比：
蒸发率指标是衡量低温容器绝热性能最重要的参数。
1）称重法 称重法比较简单、可靠，适用于小型容器。容器装好低温 液体后，置于重量计上（精度较高的纳磅秤也可)，待达到热平 衡时，测出24h内液化气体损耗的数量。 用这种方法测量时，测量的时间间隔长一点为好，这样误 差较小，测量精度提高。
运输槽车
低温液体贮槽
球形不锈钢杜瓦瓶
4.2 液氦容器
美国Cryofab公司生产的各种低温容器
LHe杜瓦容器结构
LHe杜瓦容器结构
柔性U型液氦传输管线
低温容器的三种输液方式
低温容器的安全操作
低温容器的安全使用 操作人员必须熟读使用说明书，要熟悉每个阀门及仪表的
功能，并能熟练运用，防止误操作发生。在低温容器使用 中，最危险的是低温液体向外泄漏。低温流体外泄可能引 起的事故有：人体冻伤，窒息和爆炸。
突沸
低温液体“突沸”现象的原因及消除：对于有一定深度的 容器，其蒸发是在液体表面进行的，而底部的液体呈过热 状态。当热量积累到一定数量后，稍遇外界的诱发，就会 引起突然沸腾的现象。
要消除这一现象，一是严防外界诱发，二是采用化学或物 理方法，使容器底部预先产生晶核，将热量释放出来。
日常维护
低温液体贮存容器，无论是固定式或移动式都需要定期检 验和维护，特别当容器出现异常时或移动贮存容器发生过 事故后，如碰撞、翻倒等交通事故，必须立即进行低温贮 罐性能检验。检查外观是否出现损伤，夹层真空是否被破 坏，各功能仪表工作是否正常，操作阀门是否能正常工作 等，贮罐各项性能指标是否已超过标准，出现问题要及时 检修，检修合格后方可再次使用。
低温贮运
低温贮运设备的 总体结构 一般包括： (1)容器本体 (2)低温液体的注入、排出及 蒸发气体回收系统 (3)检查仪表及管道阀门配件 (4)安全设施 (5)其它附件
低温绝热容器的设计方法
低温绝热容器设计中主要应考虑两个方面， 即 热设计 和 结构设计 。
1、热设计
低温容器的热设计包括绝热结构设计的各类热 流计算。一般都包括下列几个方面的 热流量：
第4章 低温容器
4.1 液氮容器 气体被液化并纯化到一定水平后就必须设法贮存和 运输，常见的容器有
铝合金杜瓦
液氮生物容器
大口径液氮容器
自增压液氮容器
自增压液氮容器
自增压液氮容器
低温绝热容Leabharlann Baidu的结构
1、真空封口；2、支承；3、输液管；4、定点液位计；5、引线管；6、挡板； 7、外壳；8、吸附剂；9、安全阀；10、增压系统；11、压差液位计；12、 盖板；13、仪表板、14、内胆；15、增压管。
低温容器的事故预防 低温液化的气体在汽化之后，其体积会膨胀600～800倍。
如果低温容器的绝热层突然破坏，环境的热量进入低温液 体，使得液体迅速气化，在来不及排放的情况下，压力将 急剧升高，严重时会发生爆炸。因此，我们必须注意低温 容器的安全使用维护。 液氮粉末绝热储槽每年测压力 1 次，检查其夹层压力是否 达到4～67Pa之间，安全阀 1 年应标检一次。
首先，要将测得的流量换算标准状态的流量：
液化气体从液态蒸发为标准状态下的气态，假设其体 积增加了n倍，则低温液体的损失速率为；
实际上液体的损耗速率要大于此值！ 因为随着气相空间的增大，应用冷气体来填补，因此
要对此进行修正。
那末，低温液体的实际损耗速率(单位为L/h)为
低温容器每天的蒸发率便可以由下式确定： 标准蒸发率
有毒有害气体的毒害
有少数低温液化气体是有毒、有害的。例如液氟、液氯。这些气体对人伤 害极大，现场工作人员要配备防毒面具。抢险救助人员也应配有氧气呼吸 器，抢救现场受伤人员，关闭阀门，切断气源，使人员撤离现场。
还有一些液化气体，虽然本身不具毒性，但具有麻醉作用，如乙烯、乙烷 等有麻醉作用，有时会因吸入过量死亡。因此要及时注意通风和防护。
2）蒸气流量测量法
通过流量计，如湿式流计、干式流量计(煤气表)、 转子流量汁等一些仪表，测量蒸发气体的流量。湿式流 量计的精度比干式高，使用转子流量计测量时，需进行 修正。
流量计测量的气体流量是在一定的温度、压力条件下 的气体流量。由于测量时的压力、温度等条件不同，尽管 从流量计上测得的流量相同，但实际的质量是不相同的。 因此，需作必要的修正。