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低温压力容器结构设计是怎样的?

低温绝热结构设计的目的及方法


设计低温绝热结构的目的:首先在于将通过对流、传导和辐射等各种传热方式传递给低温装置的热量减少到尽可能低的程度,以维持低温系统的正常工作;其次还可以提高低温装置外表面的温度,避免在外表面上结露或结霜;避免人的皮肤与之接触时被"灼伤" .以改善工作条件和防止意外事故的发生。

 

低温绝热方法分为非真空绝热与真空绝热两大类。非真空绝热即普通绝热或堆积绝热,指在低温设备的外表面堆积或包扎一定厚度的绝热材料的绝热方式。真空绝热是指将绝热空间抽至不同的真空度的绝热方式。真空绝热又分为高真空绝热、真空粉末绝热和真空多层绝热三种。在各种绝热方式中,除高真空绝热外都需应用绝热材料,绝热材料是确定绝热方式和设计绝热结构的基础。

 

(1)低温绝热材料的基本要求

 

①热导率低,密度小。

②真空型的绝热材料放气率要小,低温下吸附气体性能强。

③ 强度高,经久耐用。

④不氧化,不燃烧,不分解,化学性质稳定,对人体无害。

⑤吸温性小,抗冻性强,膨胀系数小。

⑥适用温区广,来源充足, 加工方便,价格便宜。

 

(2) 低温绝热材料的种类

 

低温绝热材料通常分为常用绝热材料和高真空多层(含多屏)绝热材料。

高真空多层绝热材料由高反射性、低辐射率的屏蔽材料和热导率低的问隔材料组成。屏蔽材料常用铝箔或表面喷镀铝的塑料薄膜,间隔材料常用无碱玻璃纤维布(纸)、尼龙网、植物纤维纸等。

 

多层材料也可以选用单面喷镀金属膜的塑料薄膜或波纹型的喷铝薄膜,如铝箔纸. 单面涂二氧化硅的镀铝薄膜(又称GS-80 多层材料)、填炭纸等绝热材料。

 

常用绝热材料按材质分为矿物质材料和有机质材料。矿物质材料的强度高,不易变质腐蚀,经久耐用, 但需要一定的加工设备,而且有些材料的密度和热导率较大。有机质材料加工方便.价格便宜,热导率小,但易燃易潮,易变质腐蚀。

 

常用绝热材料按其组织结构,还可以分为泡沫型、粉末型和纤维型三种。泡沫型材料有泡惊塑料、泡沫玻璃、泡沫聚氨酯等。粉末型材料有膨胀珠光砂、碳酸镁、膨胀蛭石及硅藻土等。纤维型材料有矿渣棉、玻璃纤维、陶器纤维。

 

低温容器的支承系统设计

 

外界进入低温容器的热流,除通过绝热体外,还有一部分通过绝热空间的支承系统传导,一个绝热性能差的支承系统可以抵消应用高性能绝热的效果。同时支承系统必须具有高的强度. 以承担容器内液体的重量以及各种冲击力的作用。因此低温容器的支承系统必须满足机械强度和小热流两个相互矛盾的要求。

 

为了减少通过支承系统构件的导热,通常可采用热导率小的材料, 增加传热途径的有效长度,减小构件的横截面积,以及采用高接触热阻的结构形式。常用的支承装置有高强度的不锈钢拉杆,金属或塑料的波纹面的托带,塑料压块,多触点的多层叠片、压管、链或钢丝绳等。


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