物理学 > 应用物理
[提交于 2025年1月30日
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标题: 低温储罐的热性能估算:液氢应用
标题: Thermal performance estimation for cryogenic storage tanks: Application to liquid hydrogen
摘要: 低温液体储存解决方案的设计需要准确的方法来估算热量渗入,从材料层面到罐体层面。 对于绝热材料,热性能通常使用环境条件和液氮在77 K作为边界温度进行测量。 一个关键问题是当储存液氢LH$_2$在20 K时,热量渗入会增加多少。 我们推导了热量渗入增加的理论界限,并表明它保持在26%以下。 此外,我们证明热量渗入对温暖边界温度比冷边界温度更敏感。 在罐体层面,我们比较了两种评估低温罐稳态热性能的方法:热网络模型和用有限元法求解热方程的方法。 后者对于复杂几何形状具有高精度和适应性,而热网络模型则具有简单性、速度和鲁棒性的优势。 我们将这两种方法应用于一种用于海运的自支撑LH$_2$罐体概念,并分析了对结构支撑厚度、温暖边界温度和绝热材料选择的敏感性。 热网络模型可以以$\sim$1%的误差估算热量渗入,并且冷点温度的误差小于1 K。
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