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真空与低温
真空与低温

李得天

季刊

1006-7086

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真空与低温/Journal Vacuum and Cryogenics北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊着重反映真空与低温这两门学科在现代科学技术中的应用和发展。
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    5 t/d氢液化装置的研制

    熊联友杨坤孔巍杨召...
    349-354页
    查看更多>>摘要：氢液化装置对于推动氢的大规模应用至关重要.介绍了中国首个 5 t/d氢液化装置的技术特点及研发进程.该装置直接利用氢气作为制冷工质,采用带LN2 预冷的双压克劳德氢气制冷循环来液化氢气,正-仲氢转化方式为 80K液氮温度下的等温转化结合 80K以下温区的连续正-仲氢转化,具有氢液化循环效率高、能耗低、正-仲氢转化效率高的优点.主要设备包括两个串级使用往复式无油氢压缩机、一个真空绝热冷箱(直径为 3.2 m、长为11 m)及液氢储罐.其中真空绝热冷箱内的主要设备包括 4台串联使用的氢气透平膨胀机、多级低温换热器、多级正仲氢转化器、低温控制阀门等.通过流程优化设计,该装置的氢液化能力为 5 t/d,比能耗设计值为11 kW·h/kg.目前氢压缩机、氢液化冷箱已完成制造,即将进行系统调试及运行.

    氢液化液化系统有效能分析

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    5 t/d氢液化器流程设计及分析

    秦海玲李静周刚刘立强...
    355-360页
    查看更多>>摘要：超大型低温制冷系统是前沿科学装置和高新技术应用等领域的重大支撑装备.在国家重点研发计划课题的支持下,中国科学院理化技术研究所开展了5 t/d大型氢液化装置工艺流程设计工作,以制冷效率、各子系统的相互协调性为目标,通过分析,成功确定 5 t/d液氢制取装备大型低温制冷系统各关键部件的基本规格以及进出口压力、温度、流量等参数,满足了设计需求.为未来大型氢液化器的落地实施和流程的进一步优化提供了指导.

    氢液化器流程设计正氢仲氢大型低温制冷系统

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    1.5 t/d氢液化装置的研制与运行

    杨坤熊联友徐向辉朱璟琦...
    361-367页
    查看更多>>摘要：国内首套自主研发、设计、集成并运行的 1.5 t/d氢液化装置,采用了逆布雷顿制冷循环技术,标志着我国在民用氢液化技术领域的重要突破.介绍了该装置的系统组成、工艺流程及性能指标,并对其实际运行和性能测试结果进行了数据分析.通过远程监控获得了关于氢液化装置的关键性能数据,包括液化率、仲氢含量、液氮消耗量、压缩机电耗以及比能耗等.在满负荷工况下,该装置的液化率达到了 1.59 t/d,比功耗为 15.1 kW·h/kg,产品液氢中的仲氢含量高达 98.5%,这些实测数据均优于设计指标.这套装置的研制成功,对于大型氢液化器的自主研发、集成和运行具有重要的理论和工程价值.

    氢液化装置液化率仲氢比功耗

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    低温氢气透平膨胀机实验系统设计

    刘弘民熊联友彭楠李空荣...
    368-374页
    查看更多>>摘要：氢气透平膨胀机是大型氢液化器中核心部件之一,为探究其性能,设计了一套专门针对常温至液氢温区工作的低温氢气透平膨胀机实验系统.系统设计的核心目标是实现氢液化设备中的膨胀制冷流程,并对氢气透平膨胀机的热力性能和机械性能进行测试与分析.热力性能测试内容包括绝热效率、实际制冷量和膨胀比,用来评估氢透平膨胀机的性能.机械性能测试内容包括连续免维护运行时间和启停次数,用来评估氢透平膨胀机的可靠性以及使用寿命.此外,对测试过程中可能出现的误差进行了分析.本实验系统为低温氢气透平膨胀机的性能评估提供测试平台,从而掌握低温氢气透平膨胀机的关键技术参数,并在此基础上优化设计,进一步提高氢气透平膨胀机组以及氢液化流程的性能.

    氢液化氢透平膨胀机实验系统性能测试

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    基于遗传算法的双压氢液化流程性能优化研究

    杨少柒潘薇谢秀娟吴加盛...
    375-381页
    查看更多>>摘要：由于液氢具有储氢密度高等显著优势,因此氢液化技术是实现氢大规模化应用的关键技术之一.构建了双压Claude循环的氢膨胀制冷氢液化循环流程,调用Refprop软件物性库确保物性数据的准确性,利用遗传算法以总比功耗为优化目标,开展了氢液化流程热力参数设计与优化.优化后流程氢液化率达到 6.5 t/d,液氢产品仲氢含量 95%,总比功耗为 10.53 kW·h/kg,流程㶲效率为 35.72%.给出了低温各部件(除却压缩机和水冷器部分)的㶲损失分布和各部件㶲损失占比;可为大型工业级氢液化装置研制提供参考.

    氢液化总比功耗㶲效率流程分析遗传算法

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    仲-正氢转化对蒸气冷屏组合结构绝热性能提升研究

    许张良谭宏博吴昊
    382-391页
    查看更多>>摘要：为探究蒸气冷屏-变密度多层绝热组合绝热结构中耦合不同仲-正氢转化类型对液氢储罐绝热性能的提升效果,建立了采用连续转化与绝热转化的组合绝热结构稳态传热模型,并分析了蒸气冷屏屏位与仲-正氢转化器位置对组合绝热结构性能的影响.研究表明:与绝热转化相比,采用连续转化时绝热结构的性能更优,其最小漏热热流密度为 0.1175 W·m-2,与不采用仲-正氢转化相比减少了 13.48%;若采用绝热转化,当仲-正氢转化器到VCS盘管入口的距离与盘管总长度之比为30%～77.5%时,漏热热流密度达到最小值0.1210 W·m-2,比不采用仲-正氢转化减少了 10.30%;转化器安装在盘管中间附近位置,可提高绝热转化的起始温度与仲-正氢转化吸热量,对抵消外界热流、改善绝热性能有益.研究结果为液氢温区组合绝热结构的设计提供定量的理论依据和技术指导.

    蒸气冷屏变密度多层绝热仲-正氢转化绝热性能转化器位置

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    液氢贮罐内过热蒸气不同质量流量泄放过程模拟

    郭梁陈烨贾启明谢秀娟...
    392-397页
    查看更多>>摘要：以液氢工厂中贮存液氢的液氢贮罐为研究对象,选择液氢、气液相界面、蒸气三个区域合适的控制方程,建立了可模拟从自增压到泄放后回到初始压力过程的三区模型.模拟了充液率为50%的10 m3 液氢贮罐从自增压-泄放后回到初始压力的周期过程.在特定泄放时间,不同泄放质量流量条件下,对比了液氢贮罐内贮罐压力、饱和液氢和过热蒸气的质量流量和温度以及液氢体积随时间的变化特性.结果表明:泄放过热蒸气质量流量大小随泄放时间增大不断减小;泄压时间越短,泄放后过热蒸气温度越接近初始温度;进入泄放阶段,蒸发液氢质量流量发生了明显激增,增大幅度随泄放时间增大而减小.

    液氢贮罐过热蒸气质量流量泄放时间三区模型

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    大型液氢球罐的支柱连接结构设计与性能对比研究

    谢福寿余帅徐旭厉彦忠...
    398-407页
    查看更多>>摘要：围绕双层液氢球罐支柱连接设计,建立热-结构耦合数值模型,研究大型液氢球罐中支柱与内罐连接处应力与应变的分布规律,分析不同连接形式对其受力性能及传热性能的影响.研究表明:支柱与内罐连接部位无论采用标准规定的何种连接结构,当考虑温度载荷时,最大应力及应变均大幅增加;在四种支柱-内罐连接结构中,直圆形连接结构的最危险处应力值是最小的,该结构下的最大应力数值为 331.33 MPa,而直接连接结构具有最好的绝热性能,该结构下的热流密度为 758.75 W·m-2.由于四种连接形式均能满足应力校核条件,故从减小漏热的角度出发推荐采用直接连接结构作为支柱与内罐连接部位的连接方式.该研究结果可为大型液氢球罐支柱与内罐连接处的设计和选型提供理论指导.

    液氢球罐连接结构有限元结构优化

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    超临界氢用空温式气化器的传热特性研究

    刘家宁杨靖丞钟文荣师存阳...
    408-416页
    查看更多>>摘要：液氢具有高密度、可常压下保存的优点,比高压气氢更适合于储存和运输.在目前的液态储存气态加注型加氢站中,储存的液氢需要增压和气化,在空温式气化器中变成高压气态超临界氢后才可加注.对于空温式气化器的设计,目前仅有基础的传热学计算公式作为指导,缺乏对高压(45 MPa)超临界流体所用的特殊结构气化器传热特性的探究.采用数值模拟方法,利用Fluent软件对包括内外流场和管壁固体域在内的整体耦合传热模型进行计算.以得到的总体传热系数为参考,对气化器的特殊结构、空气域的温度和流动状态、超临界氢流域的入口温度和流量进行探究.探究结果有助于相似气化器的设计计算,也为气化器在实际运行时的总体布置提供参考.

    高压超临界氢空温式气化器流固耦合传热数值模拟

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    液氢加氢站加注过程?分析

    冯一宁朱绍伟薛明喆张存满...
    417-423页
    查看更多>>摘要：氢能作为清洁无污染的高效绿色能源,正在逐步替代化石燃料成为能源结构发展转型的重要一员.相较于气氢,液氢密度高,是一种理想的储运方式.液氢加氢站则是氢能产业链中重要的一环,是连接供给侧与需求侧的重要基础设施.而国内对液氢加氢站研究较少,目前我国仅在平湖建成一座液氢加氢站.通过对液氢加氢站加氢过程中各部件造成的㶲损失进行分析,得以对加氢全过程造成的能量损失进行评估,指导未来液氢加氢站及加氢站重要组成部件的优化设计方向.

    氢能液氢液氢加氢站㶲损㶲分析

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