專利名稱：一種低溫液氮遠距離輸送管道的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種管道，尤其涉及一種低溫液氮輸送管道。
背景技術：
實驗大廳液氮輸送系統的環路管線長度接近600米，并連接有7條線站液氮支線，支線長度接近400米。系統設計要求系統工作壓力可調，氮相分離器液位可調，整個系統要實現低溫液氮正常的環路傳輸及自動補液功能。為了提高液氮在環路管路中的傳輸效率，系統設計時在環路液氮管路末端和線站液氮支線末端設置了預冷裝置，使得整個管路系統都處在接近液氮低溫的狀態，從而使系統運行穩定、供液正常、取液便捷。但是，現有的液氮管線千米管線日蒸發率α仍達不到<0.2%，因此系統的液氮傳輸效率還有可提高的空間。
實用新型內容本實用新型的發明目的是提供一種低溫液氮遠距離輸送管道，該輸送管道能夠有效降低低溫液氮遠距離傳輸的損耗，提高低溫液氮的傳輸效率，其千米管線日蒸發率α 彡 O. 2%。根據上述發明目的，本實用新型提出了一種低溫液氮遠距離輸送管道，包括一液氮管道；此外，低溫液氮遠距離輸送管道還包括一多層多屏絕熱層，其包裹于液氮管道外壁；一外層管道，其設于多層多屏絕熱層外圍，外層管道的內壁與多層多屏絕熱層之間間隔一定距離；外層管道內壁與液氮管道外壁之間為一真空腔。在本技術方案中，多層多屏絕熱層能夠大幅減少輻射熱；多層多屏絕熱層與外層管道的內壁之間相隔一定距離能夠有效隔斷熱傳導；外層管道內壁與液氮管道外壁之間為一真空腔，能夠消除熱對流對液氮造成的影響。優選地，在上述低溫液氮遠距離輸送管道中，多層多屏絕熱層包括若干輻射屏與若干間隔物，輻射屏與間隔物間隔設置。輻射屏用以減少輻射熱；間隔物隔在相鄰輻射屏之間，避免具有溫差的相鄰輻射屏直接接觸，從而阻隔具有溫差的相鄰輻射屏之間的熱傳導。優選地，在上述低溫液氮遠距離輸送管道中，輻射屏為鋁箔、銅箔或鍍鋁滌綸膜中的一種或幾種的組合。比熱流是通過熱輻射傳導的熱量。在本技術方案中，各相鄰兩層輻射屏之間的比熱流相等。比熱流可以通過下列式子計算得到q = ^7 σΑ^(Τη+2 _ Tl)(a)(a)式中，q為比熱流；σ為斯忒潘-玻爾茲曼常量;Α為發射表面積；ε為發射率(黑度)J1與Τη+2分別為第I和第η+2層輻射屏的溫度，其中η為該輻射屏所處的層數。從(a)式中可知，多層多屏絕熱層的輻射傳熱與輻射屏的發射率有關，輻射屏發射率越小輻射傳熱就越少。[0015]優選地，在上述低溫液氮遠距離輸送管道中，間隔物為玻璃纖維、植物纖維紙或尼龍布中的一種或幾種的組合。優選地，在上述低溫液氮遠距離輸送管道中，輻射屏的層數為30 50層。由(a)式可知，多層多屏絕熱層的輻射傳熱還與輻射屏的數量有關，若在真空腔中增加η個輻射屏，則其輻射傳熱可減少到I/(η+1)，這是多層多屏絕熱層最顯著的特點；但輻射屏并非越多越好，因為隨著輻射屏的增多，輻射屏與間隔物之間的抽氣阻力會增大，從而導致輻射屏與間隔物之間無法抽至高真空，使得多層多屏絕熱層間的壓強會比外層管道內壁與多層多屏絕熱層之間的真空層壓強高很多倍。因此，輻射屏增多雖然能夠減少輻射傳熱，但殘留氣體的熱傳導與對流卻會增大，從而使得綜合導熱系數反而增大。根據上述理由，發明人通過反復實驗，從而得出在一定的層密度和絕熱材料的條件下，比較經濟合理的層數為30 50層。優選地，在上述低溫液氮遠距離輸送管道中，輻射屏的層密度為2 4. 3層/mm。 從(a)式中可見，多層多屏絕熱層的輻射傳熱還與輻射屏的層密度有關。層密度為在單位厚度內多層絕熱的輻射屏的數目。當層密度增加時，輻射傳熱將減少，但相鄰兩層輻射屏之間的接觸熱阻也隨著減少，相鄰輻射屏的導熱將增加，因此也存在一個最佳層密度。經發明人反復實驗得出，根據使用材料的不同，較為合理的層密度的范圍為2 4. 3層/mnin優選地，在上述低溫液氮遠距離輸送管道中，多層多屏絕熱層的厚度為彡20mm。本實用新型所述的低溫液氮遠距離輸送管道能夠有效降低低溫液氮遠距離傳輸的損耗，提高低溫液氮的傳輸效率，經實驗測算，其靜態日蒸發率< O. 2%。
圖I為本實用新型所述的低溫液氮遠距離輸送管道在一種實施方式下的截面圖。圖2為本實用新型所述的低溫液氮遠距離輸送管道在一種實施方式中日蒸發率測試曲線。
具體實施方式
下面將結合說明書附圖和具體的實施例對本實用新型所述的低溫液氮遠距離輸送管道做進一步的詳細說明。圖I顯示了本實用新型所述的低溫液氮遠距離輸送管道在本實施例中的結構。如圖I所示，液氮管道I內通有液氮4，其外壁包裹著多層多屏絕熱層2，外層管道3設于多層多屏絕熱層2外圍，并且其內壁與多層多屏絕熱層2之間間隔一定距離，外層管道3內壁與液氮管道I外壁之間為一個真空腔。其中，多層多屏絕熱層2包括若干輻射屏與若干間隔物，輻射屏與間隔物間隔設置。輻射屏能夠起到減少輻射熱的作用，其材料可選擇鋁箔、銅箔或鍍鋁滌綸膜中的一種或幾種的組合，在本實施例中，輻射屏為鋁箔；間隔物起到阻隔相鄰輻射屏之間的熱傳導的作用，其材料可選擇玻璃纖維、植物纖維紙或尼龍布中的一種或幾種的組合，在本實施例中，間隔物為玻璃纖維。此外，為了保證多層多屏絕熱層2具有一個較好的隔熱效果，輻射屏的層數為30 50層，層密度為2 4. 3層/mm ;多層多屏絕熱層2的厚度為彡20mm。[0026]本實施例的低溫液氮遠距離輸送管道的日蒸發率α。可以通過下列式子計算得到
權利要求1.一種低溫液氮遠距離輸送管道，包括一液氮管道，其特征在于，所述低溫液氮遠距離輸送管道還包括 一多層多屏絕熱層，其包裹于液氮管道外壁； 一外層管道，其設于所述多層多屏絕熱層外圍，外層管道的內壁與多層多屏絕熱層之間間隔一定距離；所述外層管道內壁與液氮管道外壁之間為一真空腔。
2.如權利要求I所述的低溫液氮遠距離輸送管道，其特征在于，所述多層多屏絕熱層包括若干福射屏與若干間隔物，福射屏與間隔物間隔設置。
3.如權利要求2所述的低溫液氮遠距離輸送管道，其特征在于，所述輻射屏為鋁箔、銅箔或鍍鋁滌綸膜中的一種或幾種的組合。
4.如權利要求2所述的低溫液氮遠距離輸送管道，其特征在于，所述間隔物為玻璃纖維、植物纖維紙或尼龍布中的一種或幾種的組合。
5.如權利要求2所述的低溫液氮遠距離輸送管道，其特征在于，所述輻射屏的層數為30 50層。
6.如權利要求5所述的低溫液氮遠距離輸送管道，其特征在于，所述輻射屏的層密度為2 4. 3層/mm。
7.如權利要求5所述的低溫液氮遠距離輸送管道，其特征在于，所述多層多屏絕熱層的厚度為彡20mm。
專利摘要本實用新型公開了一種低溫液氮遠距離輸送管道，包括一液氮管道；此外，低溫液氮遠距離輸送管道還包括一多層多屏絕熱層，其包裹于液氮管道外壁；一外層管道，其設于多層多屏絕熱層外圍，外層管道的內壁與多層多屏絕熱層之間相隔一定距離；外層管道內壁與液氮管道外壁之間為一真空腔。本實用新型所述的低溫液氮遠距離輸送管道能夠有效降低低溫液氮遠距離傳輸的損耗，提高低溫液氮的傳輸效率，經實驗測算，其靜態日蒸發率α≤0.2％。
文檔編號F16L59/065GK202691453SQ201220165870
公開日2013年1月23日 申請日期2012年4月18日 優先權日2012年4月18日
發明者蘇東, 朱衛華, 鄭永培, 楊建萍, 楊東 申請人:中國科學院上海應用物理研究所