[發明專利]真空多層絕熱容器全時置換抽空系統及真空夾層獲得方法

在審

• 申請號: 202310502603.0
• 申請日: 2023-05-04
• 公開（公告）號: CN116624755A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: ??俊鶴;應秀捷
• 申請（專利權）人: 杭州富士達特種材料股份有限公司
• 主分類號: F17C3/08
• 分類號: F17C3/08;F17C3/04;F17C13/00;F17C13/04;F17C13/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 徐超

本發明公開了真空多層絕熱容器全時置換抽空系統及真空夾層獲得方法，屬于低溫絕熱技術領域，其包括：內容器加熱冷卻循環系統，用于對內容器循環加熱或降溫；全時置換系統，在置換多層絕熱結構內部及夾層內的氣體時向多層絕熱結構的低溫側充入置換氣體；排氣通道，設置于外容器上并與夾層連通，排氣通道上設有夾層抽空閥、露點儀和夾層出氣溫度傳感器；抽空機組，用于對夾層進行抽空；外容器保溫罩，對真空多層絕熱容器進行保溫；控制系統，用于對各系統進行控制。采用本發明涉及的結構和方法可以使容器獲得優異的置換效率和置換效果，通過露點儀的檢測結果作為置換效果評估指標，實現置換過程及置換終止自動控制，減少人為干擾。

技術領域

本發明屬于高真空多層絕熱容器的低溫絕熱技術領域，尤其涉及一種真空多層絕熱容器全時置換抽空系統及真空夾層獲得方法，適用于具備絕熱結構低溫側供氣能力的擁有超多反射屏、超厚絕熱結構的低溫介質儲運裝備。

背景技術

氫能儲運是氫能利用的關鍵環節暨卡脖子環節，液氫因其儲運效率最高，在固氫、高壓氣氫等氫能儲運方式脫穎而出。

液氫儲運采用高真空多層絕熱方式，高真空多層絕熱由多層反射屏和間隔層交替纏繞并對夾層抽成高真空構成，是現代低溫絕熱中性能最好的一種絕熱方式，具有質量小，性能穩定和預冷耗損少等優點，被稱為“超級絕熱”，廣泛應用于液氦、液氫以及液氮、液氧等冷凍液化氣體容器和管路的絕熱。多層絕熱結構的傳熱包括輻射傳熱、固體傳導傳熱和殘余氣體傳熱等三部分組成，其中，固體傳導傳熱和輻射傳熱在絕熱層的結構確定后也隨之確定；而殘余氣體傳熱隨夾層壓強增大而增大，且通過多層絕熱的傳熱僅與夾層壓強有關。因此，如何降低夾層壓強且使夾層長期保持在高真空，是保證高真空多層絕熱結構保溫性能的關鍵。

傳統的夾層抽真空工藝具有能耗大、耗時長、工耗高、所獲得的真空壽命短等缺陷；另外，多層絕熱容器在內容器上包覆多層絕熱材料，該絕熱材料由數十層、上百層甚至液氫容器可達近200層薄膜材料疊放后卷繞在內容器上，具有導熱系數小、層數多、表面積大、排列緊密等特點，這些特點導致多層絕熱材料具有傳熱差、吸附氣體量大、吸附氣體難以脫附等問題。真空多層絕熱的主要困難是在真空夾層絕熱腔中獲得并長期保持所要求的真空度。

另外，在液氧、液氮溫度下不易被吸附的氣體是H2、He、Ne，在液氫溫度下則是He、Ne。He、Ne的液化溫度低，很難被各種吸附劑吸附，即使在液氫溫度下它們基本上也不會被活性碳或5A分子篩吸附。這些氣體是影響低溫容器真空壽命期間在低溫工作狀態下夾層真空度升高的重要因素。雖然空氣中上述兩種氣體的含量極少(氖的容積占1.8×10^-3％，氦的容積占5.4×10^-4％)，但夾層殘余He、Ne對夾層長期真空度影響很大。對此，在抽真空除氣過程中，用易被吸附脫附的純凈氮氣多次沖洗置換，然后進行抽空，可以有效清除夾層中的水份及不易被吸附或抽走的He、Ne等氣體，從而可以獲得較高的夾層真空度。