应用于低温贮箱的变密度多层绝热传热分析 被引量：18

1

作者 冶文莲 王田刚 +2 位作者 王小军 王丽红 张安 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期5-8,共4页

采用Layer-by-Layer传热模型对真空多层绝热结构中的传热过程进行了分析,根据各项(辐射换热、气体导热、固体导热)换热分布情况,提出4区域不同层密度的多层绝热结构,分析了各区域层密度变化对多层绝热性能的影响,得出一个使总热流最小... 采用Layer-by-Layer传热模型对真空多层绝热结构中的传热过程进行了分析,根据各项(辐射换热、气体导热、固体导热)换热分布情况,提出4区域不同层密度的多层绝热结构,分析了各区域层密度变化对多层绝热性能的影响,得出一个使总热流最小的层密度,研究了其各项换热规律以及受到热边界温度的影响。 展开更多

关键词 变密度 多层绝热 低温贮箱 零蒸发

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低温推进剂在轨零蒸发贮存研究进展 被引量：7

2

作者 王博杰 耑锐 +2 位作者 张亮 齐超 王文 《载人航天》 CSCD 2017年第2期236-244,共9页

采用低温制冷机与低温贮箱耦合的方式,可以实现低温推进剂在太空环境下的零蒸发贮存。从系统分析、机理研究及试验研究三个方面对低温推进剂零蒸发贮存技术的现状进行了综述,阐述了现有的系统分析方法、理论分析模型及零蒸发试验方案,... 采用低温制冷机与低温贮箱耦合的方式,可以实现低温推进剂在太空环境下的零蒸发贮存。从系统分析、机理研究及试验研究三个方面对低温推进剂零蒸发贮存技术的现状进行了综述,阐述了现有的系统分析方法、理论分析模型及零蒸发试验方案,可为低温推进剂空间贮存的发展提供参考。 展开更多

关键词 低温推进剂 零蒸发 在轨贮存 压力控制 热分层

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液氧液甲烷同温共底贮存瞬态热力特性仿真研究

3

作者 张武杰 胡聪 +4 位作者 蒋文兵 孙培杰 李鹏 许安易 黄永华 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期12-21,共10页

针对大面积冷屏保护下的液氧/液甲烷同温共底贮箱,建立了耦合真空多层绝热与主动制冷系统的瞬态传热模型,研究了液氧/液甲烷共底自增压与零蒸发贮存过程中贮箱外部绝热结构与内部气液相的热力参数变化规律,讨论了共底夹层采用不具有绝... 针对大面积冷屏保护下的液氧/液甲烷同温共底贮箱,建立了耦合真空多层绝热与主动制冷系统的瞬态传热模型,研究了液氧/液甲烷共底自增压与零蒸发贮存过程中贮箱外部绝热结构与内部气液相的热力参数变化规律,讨论了共底夹层采用不具有绝热能力的材料对液氧/液甲烷共底零蒸发贮存特性的影响。研究结果表明,在适当的冷量输入条件下,大面积冷屏方案可以实现外界漏热的有效阻挡;采用铝合金共底夹层有利于稳定液氧和液甲烷的共底贮存状态,使液氧/液甲烷在20 h内快速达到热平衡;在零蒸发贮存周期内,液氧/液甲烷共底贮存温度波动小于0.2 K,压力波动小于2.46 kPa且具有抗热扰动的能力。 展开更多

关键词 零蒸发 液氧 液甲烷 共底贮存 热力特性

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低温推进剂空间零蒸发贮存技术研究进展 被引量：4

4

作者 胡聪 蒋文兵 +3 位作者 孙培杰 李鹏 许安易 黄永华 《载人航天》 CSCD 北大核心 2022年第4期487-498,共12页

零蒸发贮存技术是未来低温推进剂空间贮存的终极目标。调研了以NASA为主的欧美航天机构所做有关低温推进剂空间零蒸发贮存技术研究,总结归纳出内置冷凝器、低温热管+换热器、喷雾棒+循环泵及大面积冷屏+循环气泵4种主要零蒸发组合方案,... 零蒸发贮存技术是未来低温推进剂空间贮存的终极目标。调研了以NASA为主的欧美航天机构所做有关低温推进剂空间零蒸发贮存技术研究,总结归纳出内置冷凝器、低温热管+换热器、喷雾棒+循环泵及大面积冷屏+循环气泵4种主要零蒸发组合方案,从系统分析、机理研究及试验研究等方面总结了它们在结构质量、控压效率、制冷机功耗及寄生漏热等关键参数方面的特点,提出了大冷量空间用低温制冷机是未来低温推进剂长期在轨储存的关键发展方向;需开展大面积冷屏+循环气泵方案的控压能力提升与喷雾棒+循环泵的寄生漏热抑制等关键技术攻关。 展开更多

关键词 低温推进剂 在轨贮存 零蒸发 寄生漏热 低温制冷机

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液氢无损储存技术小型试验结果及分析 被引量：4

5

作者 马晨辉 安刚 +1 位作者 曹建 岳婷 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期31-34,共4页

搭建了液氢无损储存技术小型试验系统,对试验系统进行了实际运行。基于课题第一阶段研究所建立的关于试验系统的氢工质数学模型,参照实际运行条件进行了数值仿真并与实际运行结果进行了对比。仿真结果与实际运行结果在压力变化趋势方面... 搭建了液氢无损储存技术小型试验系统,对试验系统进行了实际运行。基于课题第一阶段研究所建立的关于试验系统的氢工质数学模型,参照实际运行条件进行了数值仿真并与实际运行结果进行了对比。仿真结果与实际运行结果在压力变化趋势方面是一致的,但在变化速率方面表现出较大的差异。系统运行结果显示,液氢可以在系统内实现长时间无放空储存,证实了液氢无损储存技术的可行性。 展开更多

关键词 液氢 无损储存 数值仿真 试验

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基于ZBO技术的空间低温贮箱强化换热数值模拟研究 被引量：3

6

作者 王丽红 冶文莲 王田刚 《载人航天》 CSCD 2016年第2期164-168,共5页

针对载人航天和深空探测对低温推进剂长期在轨存储技术的研究需求,提出了一种基于主动制冷技术和流体混合技术的ZBO新型空间低温贮箱,建立了微重力下低温存储系统的3D模型,对六种采用不同换热结构低温贮箱的温度场和速度场进行了数值模... 针对载人航天和深空探测对低温推进剂长期在轨存储技术的研究需求,提出了一种基于主动制冷技术和流体混合技术的ZBO新型空间低温贮箱,建立了微重力下低温存储系统的3D模型,对六种采用不同换热结构低温贮箱的温度场和速度场进行了数值模拟和研究。通过对比分析,发现热管位置和混合泵以及冷头的传输效率是影响低温贮箱性能的主要因素,低温贮箱结构采用单混合泵侧喷和低温热管加环肋时最高温度最低,温差最小,具有较好的冷却效果。模拟结果有助于提高低温存储系统的性能,为空间低温贮箱的优化设计提供参考依据。 展开更多

关键词 微重力 低温贮箱 ZBO 热管 混合泵

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液氢贮箱零蒸发数值模拟与分析 被引量：3

7

作者 冶文莲 王小军 +2 位作者 王田刚 王丽红 张晓曦 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2012年第11期11-15,36,共6页

采用CFD技术,对处于微重力下的零蒸发(ZBO)液氢贮箱内采用喷嘴棒强迫混合的流场进行稳态数值模拟,建立了二维轴对称模型,预测了在不同几何参数下贮箱内温度场及速度场分布情况。研究表明,喷嘴棒伸入贮箱长度、入口直径等因素均会对系统... 采用CFD技术,对处于微重力下的零蒸发(ZBO)液氢贮箱内采用喷嘴棒强迫混合的流场进行稳态数值模拟,建立了二维轴对称模型,预测了在不同几何参数下贮箱内温度场及速度场分布情况。研究表明,喷嘴棒伸入贮箱长度、入口直径等因素均会对系统内温度场产生影响。贮箱内平均温度和最大温度随喷嘴棒长度和入口直径的增大而减小,而喷口直径对贮箱内温度场影响不明显。由上述可以看出,通过增大入口直径、选择合适的喷嘴棒伸入长度,可以改善系统性能。 展开更多

关键词 零蒸发 液氢贮箱 微重力

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低温推进剂蒸发量主动控制实验研究 被引量：3

8

作者 贲勋 刘欣 +2 位作者 刘海飞 张少华 曹岭 《低温工程》 CSCD 北大核心 2017年第6期38-45,共8页

以液氮为研究工质,基于研制的低温推进剂蒸发量主动控制实验平台开展了"零蒸发"贮存实验研究。该实验平台以G-M制冷机作为冷源,通过换热器对500 L液氮贮存容器内部输入冷量,以此控制液氮的蒸发速率,实现液氮的"零蒸发&qu... 以液氮为研究工质,基于研制的低温推进剂蒸发量主动控制实验平台开展了"零蒸发"贮存实验研究。该实验平台以G-M制冷机作为冷源,通过换热器对500 L液氮贮存容器内部输入冷量,以此控制液氮的蒸发速率,实现液氮的"零蒸发"贮存。实验研究表明,对于液氮贮存空间气相区和液相区分别输入冷量,均能抑制系统压力上升趋势,实现"零蒸发"贮存的目的,其中对于液相区输入冷量效率更高,能够在较短时间内降低系统压力。通过该实验平台上还进行了蒸汽冷却屏控制液氮蒸发速率研究,实验证明通过蒸汽冷却屏可以降低液氮蒸发速率。 展开更多

关键词 低温推进剂 液氮 零蒸发 主动控制

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带有浸没喷射装置的液氢ZBO储箱温度场模拟研究 被引量：3

9

作者 张磊 潘雁频 《真空与低温》 2013年第1期19-23,共5页

针对带有浸没喷射装置的液氢ZBO储箱,建立了二维轴对称CFD模型,预测了储箱内温度场分布,并分析了喷射装置尺寸参数对温度场的影响。计算结果表明:喷头的最佳位置位于储箱的中部,这样可以更好地通过降低液体最高温度来减小内部蒸发;喷头... 针对带有浸没喷射装置的液氢ZBO储箱,建立了二维轴对称CFD模型,预测了储箱内温度场分布,并分析了喷射装置尺寸参数对温度场的影响。计算结果表明:喷头的最佳位置位于储箱的中部,这样可以更好地通过降低液体最高温度来减小内部蒸发;喷头翼展长度增大,喷孔的总开口面积增大,同时喷射速度会降低,会导致最高温度和平均温度值有轻微的升高,翼展长度应设置在一定范围内。 展开更多

关键词 浸没喷射 ZBO 最高温度值 数值模拟

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高温超导磁体液氮零蒸发冷却系统设计及性能试验 被引量：3

10

作者 胡南南 唐跃进 +10 位作者 宋萌 曹昆南 何超峰 卞荣耀 郁欢强 黄阿娟 马香莲 张俊峰 丁先庚 武义锋 罗高乔 《低温与超导》 CAS 北大核心 2014年第2期5-9,51,共6页

随着高温超导技术的发展,可用于交变电磁场条件下且临界温度高于77K的高温超导线材已经得到商业化应用,液氮温区的高温超导磁体冷却技术也取得了巨大进步。本文作者设计了一种高温超导磁体液氮零蒸发冷却系统,并进行了相关性能试验。结... 随着高温超导技术的发展,可用于交变电磁场条件下且临界温度高于77K的高温超导线材已经得到商业化应用,液氮温区的高温超导磁体冷却技术也取得了巨大进步。本文作者设计了一种高温超导磁体液氮零蒸发冷却系统,并进行了相关性能试验。结果表明,整个试验过程中,液氮无损耗,实现液氮零蒸发功能;系统液氮温度处于70K^77K之间,且温度可控,为高温超导磁体在特定温度下的性能研究提供了条件;给出了液氮温度与系统净输出冷量的关系,并与理论计算进行了比较;提出了影响系统性能的关键问题。 展开更多

关键词 高温超导磁体 液氮 零蒸发 冷却系统 性能试验

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液氮再冷凝装置的设计与验证 被引量：2

11

作者 朱建生 焦天恕 +1 位作者 陆文海 刘立强 《低温与特气》 CAS 2016年第3期6-8,共3页

搭建了一个液氮零蒸发主动冷却的贮存测试系统,该系统的目标是针对一个日蒸发率为0.4%的10 m^3液氮贮槽实现液氮冷凝回收。首先,将贮槽中蒸发的冷氮气通到一个200 L的液氮杜瓦中,并通过该杜瓦顶部的GM制冷机,进行冷却和再液化,并对该杜... 搭建了一个液氮零蒸发主动冷却的贮存测试系统,该系统的目标是针对一个日蒸发率为0.4%的10 m^3液氮贮槽实现液氮冷凝回收。首先,将贮槽中蒸发的冷氮气通到一个200 L的液氮杜瓦中,并通过该杜瓦顶部的GM制冷机,进行冷却和再液化,并对该杜瓦中的液氮液位进行测量,获得液化率。当200 L中的液氮杜瓦中的液氮完成液化后,通过切换阀门,并对杜瓦升压,将再液化的液氮泵入10 m^3的液氮贮槽中,恢复液氮贮槽中的液面,完成一次再冷凝。通过实验测试验证了该系统可以实现大于40 L/d的再液化率,能够满足该液氮贮槽的零蒸发要求。 展开更多

关键词 零蒸发 再冷凝 GM制冷机

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大容量零损耗液氙储罐系统的设计与研制 被引量：1

12

作者 鲍磊 郝熙欢 巨永林 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期4-6,20,共4页

对于基于液氙的暗物质探测,在探测开启之前、暂停或者出现故障时需要回收储存2.5吨左右的液氙,为此研制了一套大容量零损耗的液氙储罐系统。文中介绍了该储罐系统的结构组成,计算了液氙杜瓦的漏热损失,并在此漏热分析的基础上选定了一... 对于基于液氙的暗物质探测,在探测开启之前、暂停或者出现故障时需要回收储存2.5吨左右的液氙,为此研制了一套大容量零损耗的液氙储罐系统。文中介绍了该储罐系统的结构组成,计算了液氙杜瓦的漏热损失,并在此漏热分析的基础上选定了一款脉冲管制冷机提供冷量,以实现液氙的零损耗稳定储存。 展开更多

关键词 存储系统 液氙 零损耗 漏热

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带搅拌器ZBO低温贮箱长期在轨存储非稳态分析

13

作者 冶文莲 马如林 +1 位作者 王丽红 张安 《真空与低温》 2016年第4期219-223,共5页

针对带搅拌器ZBO低温贮箱在轨工作过程,采用计算流体动力学软件FLUENT对液氢贮箱进行非稳态模拟分析,获得了贮箱内流体的两相流特性以及压力变化规律。低温贮箱的物理模型为贮箱顶部和底部为椭球形,中间为柱段,贮箱顶部换热器连接低温热... 针对带搅拌器ZBO低温贮箱在轨工作过程,采用计算流体动力学软件FLUENT对液氢贮箱进行非稳态模拟分析,获得了贮箱内流体的两相流特性以及压力变化规律。低温贮箱的物理模型为贮箱顶部和底部为椭球形,中间为柱段,贮箱顶部换热器连接低温热管,底部采用喷射泵装置。计算结果表明,随着贮箱外部热量的不断导入,贮箱底部和顶部都出现了气泡,并且逐渐增大,流体最高温度和压力不断上升,增压运行至设定值(运行约80 h)后开启喷射泵和低温制冷机,气泡体积均缩小,流体最高温度和压力明显降低(运行约20 min)。 展开更多

关键词 低温贮箱 零蒸发 压力控制

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液氢零蒸发储存系统研究现状与展望 被引量：3

14

作者 陈烨 郭梁 +3 位作者 杨少柒 谢秀娟 吴畏 龚领会 《真空与低温》 2023年第5期447-458,共12页

液氢储能密度大,应用前景广泛,实现零蒸发储存是液氢储存的目标。介绍了过热蒸气模型、两相流三维理论模型和三区模型等五种典型的理论模型。通过对模型的分析,总结了模型的发展方向主要为大型液氢储罐热分层和自增压现象的理论研究。... 液氢储能密度大,应用前景广泛,实现零蒸发储存是液氢储存的目标。介绍了过热蒸气模型、两相流三维理论模型和三区模型等五种典型的理论模型。通过对模型的分析,总结了模型的发展方向主要为大型液氢储罐热分层和自增压现象的理论研究。分析了目前液氢零蒸发储存系统的关键技术,包括被动热防护技术、主动热防护技术和压力控制技术三个方面,指出了绝热材料性能、20 K温区制冷机效率和蒸气冷屏(VCS)为重要的发展方向。对国内外液氢零蒸发储存系统的发展进行了系统性的概述,分析了不同液氢零蒸发储存系统的实验结果,以及特点和不足。最后针对液氢零蒸发储存系统的发展提出了展望。 展开更多

关键词 液氢零蒸发储存系统 两相流三维理论模型 三区模型 热分层 蒸气冷屏技术

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应用于ZBO存储的SOFI／VD-MLI技术研究 被引量：3

15

作者 李延娜 陈叔平 +3 位作者 姚淑婷 王田刚 王丽红 冶文莲 《低温与超导》 CAS 北大核心 2013年第12期15-18,共4页

低温推进剂长期在轨储存技术是制约航空航天探测不断深入的关键技术之一。基于变密度多层绝热的组合型绝热(SOFI/VD-MLI)技术是泡沫塑料绝热与变密度多层绝热相结合的一种新型绝热方式,其绝热效果好、质量轻,在飞行器地面发射阶段和空... 低温推进剂长期在轨储存技术是制约航空航天探测不断深入的关键技术之一。基于变密度多层绝热的组合型绝热(SOFI/VD-MLI)技术是泡沫塑料绝热与变密度多层绝热相结合的一种新型绝热方式,其绝热效果好、质量轻,在飞行器地面发射阶段和空间在轨阶段均能发挥良好的绝热作用,广泛用于航天低温推进剂的存储。文中从国内外研究现状、结构原理等方面介绍SOFI/VD-MLI技术,重点分析SOFI/VD-MLI技术的优点和未来研究方向。 展开更多

关键词 组合型绝热 泡沫塑料绝热 变密度多层绝热 ZBO存储

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氢无损储存系统研究与设计

16

作者 邵雪 张珊珊 +1 位作者 侯晨雨 祝世庆 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期465-474,共10页

针对氢燃料在动力系统中的应用需求,从氢储存和氢增压输送两个方面,综述氢燃料储存的研究现状,探讨氢储存原理、输送方案、适用装置、各自优缺点以及安全控制手段,比较几种无损安全设计方案。依据氢无损储存系统设计要求而设计的液氢储... 针对氢燃料在动力系统中的应用需求,从氢储存和氢增压输送两个方面,综述氢燃料储存的研究现状,探讨氢储存原理、输送方案、适用装置、各自优缺点以及安全控制手段,比较几种无损安全设计方案。依据氢无损储存系统设计要求而设计的液氢储罐,包括储箱形状设计、绝热结构选择、支撑结构设计、防晃设计、强度设计等,进行较为综合的比较与分析;并利用CFD内嵌模块对储罐的传热和强度进行数值计算,评估其低温绝热结构的保冷效果;根据承受载荷,对低温条件下的储罐载荷进行强度计算,分析应力应变特性;最后,进行实验验证该储罐保证热流密度小于1.4 W/m^(2)的无损储存的设计要求。 展开更多

关键词 氢燃料 液氢储罐 无损储存 数值模拟 实验验证

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小型液氮零蒸发系统运行特性研究 被引量：1

17

作者 张洋洋 赵雅楠 +2 位作者 闫涛 洪国同 李洋 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2543-2546,共4页

本文介绍的小型液氮零蒸发系统主要由脉冲管制冷机、低温热虹吸管和小型液氮杜瓦等部件组成。其既可以用于低温液体的长期无损存储,也可以作为一种稳定可靠的复合式低温冷源;具有超长寿命、温度均匀稳定、无需补液以及隔离振动和电磁干... 本文介绍的小型液氮零蒸发系统主要由脉冲管制冷机、低温热虹吸管和小型液氮杜瓦等部件组成。其既可以用于低温液体的长期无损存储,也可以作为一种稳定可靠的复合式低温冷源;具有超长寿命、温度均匀稳定、无需补液以及隔离振动和电磁干扰等优点。文中简要介绍了该套小型零蒸发系统的结构设计与热设计,重点对该系统的运行特性进行了初步分析和实验研究,包括启动过程、运行动态、稳态平衡以及变工况运行等,掌握了低温液体零蒸发系统的运行规律。 展开更多

关键词 零蒸发系统 脉冲管制冷机 热设计 无损存储

原文传递

液氢无损储存回热式热驱动制冷机的数值模拟

18

作者 罗靖 陈燕燕 +4 位作者 张丽敏 王晓涛 孙岩雷 罗二仓 LACOSTE Deanna 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期38-46,共9页

本文针对液氢储罐零蒸发需求,利用SAGE软件对300 W@20 K回热式热驱动制冷机系统开展了模拟计算和优化设计,验证了双效自由活塞斯特林制冷机和热声驱动脉管制冷机两种方案用于液氢无损储存系统的可行性。结果表明,在平均压力5 MPa,工作频... 本文针对液氢储罐零蒸发需求,利用SAGE软件对300 W@20 K回热式热驱动制冷机系统开展了模拟计算和优化设计,验证了双效自由活塞斯特林制冷机和热声驱动脉管制冷机两种方案用于液氢无损储存系统的可行性。结果表明,在平均压力5 MPa,工作频率50 Hz,加热温度500℃的工况下,双效自由活塞斯特林制冷机的整机[火用]效率可达到19.4%,而热声驱动脉管制冷机为14.3%。但斯特林系统由于采用定参数谐振活塞耦合,难以实现多工况匹配,导致其对平均压力、加热温度等运行参数的变化十分敏感。相比之下,热声系统完全无运动部件,具有极佳的工况适应性,因此热声驱动脉管制冷机系统在液氢无损储存应用领域将是一种颇具潜力的解决方案。 展开更多

关键词 液氢零蒸发 回热式热驱动制冷机 [火用]效率 敏感性分析 数值模拟

原文传递

液氢无损储存系统的最新研究进展 被引量：12

19

作者 史俊茹 邱利民 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期53-57,共5页

氢的高效、安全储存和输运是氢能发展的主要瓶颈之一。针对液氢储存中存在的蒸发损失问题,介绍了液氢无损储存的概念,并从被动技术和主动技术两方面分类综述了液氢无损储存系统的研究现状。借鉴其它低温液体的无损储存方案,提出利用低... 氢的高效、安全储存和输运是氢能发展的主要瓶颈之一。针对液氢储存中存在的蒸发损失问题,介绍了液氢无损储存的概念,并从被动技术和主动技术两方面分类综述了液氢无损储存系统的研究现状。借鉴其它低温液体的无损储存方案,提出利用低温制冷机对大型液氢储槽内蒸发气体进行集中再冷凝的构想。 展开更多

关键词 液氢 无损储存 零蒸发 低温制冷机 再冷凝

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低温液体无损储存技术的发展与应用 被引量：12

20

作者 李广武 安刚 李娜 《真空与低温》 2008年第3期172-176,共5页

根据低温液体储存的绝热历程介绍了无损储存的多种不同方案,并针对不同的方案阐述其应用领域,指出了中国无损储存的发展方向。着重介绍了美国NASA最近提出的ZBO储存的概念,即采用高可靠性的小型制冷机和高性能多层绝热系统实现零蒸发储... 根据低温液体储存的绝热历程介绍了无损储存的多种不同方案,并针对不同的方案阐述其应用领域,指出了中国无损储存的发展方向。着重介绍了美国NASA最近提出的ZBO储存的概念,即采用高可靠性的小型制冷机和高性能多层绝热系统实现零蒸发储存,将使得进入空间的费用大为降低。为中国航天事业的发展,有必要对这一关键技术进行预先研究。 展开更多

关键词 无损储存 低温液体 小型制冷机 ZBO储存

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