[发明专利]真空多层绝热容器全时置换抽空系统及真空夹层获得方法

说明书

本发明公开了真空多层绝热容器全时置换抽空系统及真空夹层获得方法，属于低温绝热技术领域，其包括：内容器加热冷却循环系统，用于对内容器循环加热或降温；全时置换系统，在置换多层绝热结构内部及夹层内的气体时向多层绝热结构的低温侧充入置换气体；排气通道，设置于外容器上并与夹层连通，排气通道上设有夹层抽空阀、露点仪和夹层出气温度传感器；抽空机组，用于对夹层进行抽空；外容器保温罩，对真空多层绝热容器进行保温；控制系统，用于对各系统进行控制。采用本发明涉及的结构和方法可以使容器获得优异的置换效率和置换效果，通过露点仪的检测结果作为置换效果评估指标，实现置换过程及置换终止自动控制，减少人为干扰。

技术领域

本发明属于高真空多层绝热容器的低温绝热技术领域，尤其涉及一种真空多层绝热容器全时置换抽空系统及真空夹层获得方法，适用于具备绝热结构低温侧供气能力的拥有超多反射屏、超厚绝热结构的低温介质储运装备。

背景技术

氢能储运是氢能利用的关键环节暨卡脖子环节，液氢因其储运效率最高，在固氢、高压气氢等氢能储运方式脱颖而出。

液氢储运采用高真空多层绝热方式，高真空多层绝热由多层反射屏和间隔层交替缠绕并对夹层抽成高真空构成，是现代低温绝热中性能最好的一种绝热方式，具有质量小，性能稳定和预冷耗损少等优点，被称为“超级绝热”，广泛应用于液氦、液氢以及液氮、液氧等冷冻液化气体容器和管路的绝热。多层绝热结构的传热包括辐射传热、固体传导传热和残余气体传热等三部分组成，其中，固体传导传热和辐射传热在绝热层的结构确定后也随之确定；而残余气体传热随夹层压强增大而增大，且通过多层绝热的传热仅与夹层压强有关。因此，如何降低夹层压强且使夹层长期保持在高真空，是保证高真空多层绝热结构保温性能的关键。

传统的夹层抽真空工艺具有能耗大、耗时长、工耗高、所获得的真空寿命短等缺陷；另外，多层绝热容器在内容器上包覆多层绝热材料，该绝热材料由数十层、上百层甚至液氢容器可达近200层薄膜材料叠放后卷绕在内容器上，具有导热系数小、层数多、表面积大、排列紧密等特点，这些特点导致多层绝热材料具有传热差、吸附气体量大、吸附气体难以脱附等问题。真空多层绝热的主要困难是在真空夹层绝热腔中获得并长期保持所要求的真空度。

另外，在液氧、液氮温度下不易被吸附的气体是H2、He、Ne，在液氢温度下则是He、Ne。He、Ne的液化温度低，很难被各种吸附剂吸附，即使在液氢温度下它们基本上也不会被活性碳或5A分子筛吸附。这些气体是影响低温容器真空寿命期间在低温工作状态下夹层真空度升高的重要因素。虽然空气中上述两种气体的含量极少(氖的容积占1.8×10^-3％，氦的容积占5.4×10^-4％)，但夹层残余He、Ne对夹层长期真空度影响很大。对此，在抽真空除气过程中，用易被吸附脱附的纯净氮气多次冲洗置换，然后进行抽空，可以有效清除夹层中的水份及不易被吸附或抽走的He、Ne等气体，从而可以获得较高的夹层真空度。