专利名称：一种低温液氮远距离输送管道的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种管道，尤其涉及一种低温液氮输送管道。
背景技术：
实验大厅液氮输送系统的环路管线长度接近600米，并连接有7条线站液氮支线，支线长度接近400米。系统设计要求系统工作压力可调，氮相分离器液位可调，整个系统要实现低温液氮正常的环路传输及自动补液功能。为了提高液氮在环路管路中的传输效率，系统设计时在环路液氮管路末端和线站液氮支线末端设置了预冷装置，使得整个管路系统都处在接近液氮低温的状态，从而使系统运行稳定、供液正常、取液便捷。但是，现有的液氮管线千米管线日蒸发率α仍达不到<0.2%，因此系统的液氮传输效率还有可提高的空间。
实用新型内容本实用新型的发明目的是提供一种低温液氮远距离输送管道，该输送管道能够有效降低低温液氮远距离传输的损耗，提高低温液氮的传输效率，其千米管线日蒸发率α 彡 O. 2%。根据上述发明目的，本实用新型提出了一种低温液氮远距离输送管道，包括一液氮管道；此外，低温液氮远距离输送管道还包括一多层多屏绝热层，其包裹于液氮管道外壁；一外层管道，其设于多层多屏绝热层外围，外层管道的内壁与多层多屏绝热层之间间隔一定距离；外层管道内壁与液氮管道外壁之间为一真空腔。在本技术方案中，多层多屏绝热层能够大幅减少辐射热；多层多屏绝热层与外层管道的内壁之间相隔一定距离能够有效隔断热传导；外层管道内壁与液氮管道外壁之间为一真空腔，能够消除热对流对液氮造成的影响。优选地，在上述低温液氮远距离输送管道中，多层多屏绝热层包括若干辐射屏与若干间隔物，辐射屏与间隔物间隔设置。辐射屏用以减少辐射热；间隔物隔在相邻辐射屏之间，避免具有温差的相邻辐射屏直接接触，从而阻隔具有温差的相邻辐射屏之间的热传导。优选地，在上述低温液氮远距离输送管道中，辐射屏为铝箔、铜箔或镀铝涤纶膜中的一种或几种的组合。比热流是通过热辐射传导的热量。在本技术方案中，各相邻两层辐射屏之间的比热流相等。比热流可以通过下列式子计算得到q = ^7 σΑ^(Τη+2 _ Tl)(a)(a)式中，q为比热流；σ为斯忒潘-玻尔兹曼常量;Α为发射表面积；ε为发射率(黑度)J1与Τη+2分别为第I和第η+2层辐射屏的温度，其中η为该辐射屏所处的层数。从(a)式中可知，多层多屏绝热层的辐射传热与辐射屏的发射率有关，辐射屏发射率越小辐射传热就越少。[0015]优选地，在上述低温液氮远距离输送管道中，间隔物为玻璃纤维、植物纤维纸或尼龙布中的一种或几种的组合。优选地，在上述低温液氮远距离输送管道中，辐射屏的层数为30 50层。由(a)式可知，多层多屏绝热层的辐射传热还与辐射屏的数量有关，若在真空腔中增加η个辐射屏，则其辐射传热可减少到I/(η+1)，这是多层多屏绝热层最显著的特点；但辐射屏并非越多越好，因为随着辐射屏的增多，辐射屏与间隔物之间的抽气阻力会增大，从而导致辐射屏与间隔物之间无法抽至高真空，使得多层多屏绝热层间的压强会比外层管道内壁与多层多屏绝热层之间的真空层压强高很多倍。因此，辐射屏增多虽然能够减少辐射传热，但残留气体的热传导与对流却会增大，从而使得综合导热系数反而增大。根据上述理由，发明人通过反复实验，从而得出在一定的层密度和绝热材料的条件下，比较经济合理的层数为30 50层。优选地，在上述低温液氮远距离输送管道中，辐射屏的层密度为2 4. 3层/mm。 从(a)式中可见，多层多屏绝热层的辐射传热还与辐射屏的层密度有关。层密度为在单位厚度内多层绝热的辐射屏的数目。当层密度增加时，辐射传热将减少，但相邻两层辐射屏之间的接触热阻也随着减少，相邻辐射屏的导热将增加，因此也存在一个最佳层密度。经发明人反复实验得出，根据使用材料的不同，较为合理的层密度的范围为2 4. 3层/mnin优选地，在上述低温液氮远距离输送管道中，多层多屏绝热层的厚度为彡20mm。本实用新型所述的低温液氮远距离输送管道能够有效降低低温液氮远距离传输的损耗，提高低温液氮的传输效率，经实验测算，其静态日蒸发率< O. 2%。
图I为本实用新型所述的低温液氮远距离输送管道在一种实施方式下的截面图。图2为本实用新型所述的低温液氮远距离输送管道在一种实施方式中日蒸发率测试曲线。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体的实施例对本实用新型所述的低温液氮远距离输送管道做进一步的详细说明。图I显示了本实用新型所述的低温液氮远距离输送管道在本实施例中的结构。如图I所示，液氮管道I内通有液氮4，其外壁包裹着多层多屏绝热层2，外层管道3设于多层多屏绝热层2外围，并且其内壁与多层多屏绝热层2之间间隔一定距离，外层管道3内壁与液氮管道I外壁之间为一个真空腔。其中，多层多屏绝热层2包括若干辐射屏与若干间隔物，辐射屏与间隔物间隔设置。辐射屏能够起到减少辐射热的作用，其材料可选择铝箔、铜箔或镀铝涤纶膜中的一种或几种的组合，在本实施例中，辐射屏为铝箔；间隔物起到阻隔相邻辐射屏之间的热传导的作用，其材料可选择玻璃纤维、植物纤维纸或尼龙布中的一种或几种的组合，在本实施例中，间隔物为玻璃纤维。此外，为了保证多层多屏绝热层2具有一个较好的隔热效果，辐射屏的层数为30 50层，层密度为2 4. 3层/mm ;多层多屏绝热层2的厚度为彡20mm。[0026]本实施例的低温液氮远距离输送管道的日蒸发率α。可以通过下列式子计算得到
权利要求1.一种低温液氮远距离输送管道，包括一液氮管道，其特征在于，所述低温液氮远距离输送管道还包括 一多层多屏绝热层，其包裹于液氮管道外壁； 一外层管道，其设于所述多层多屏绝热层外围，外层管道的内壁与多层多屏绝热层之间间隔一定距离；所述外层管道内壁与液氮管道外壁之间为一真空腔。
2.如权利要求I所述的低温液氮远距离输送管道，其特征在于，所述多层多屏绝热层包括若干福射屏与若干间隔物，福射屏与间隔物间隔设置。
3.如权利要求2所述的低温液氮远距离输送管道，其特征在于，所述辐射屏为铝箔、铜箔或镀铝涤纶膜中的一种或几种的组合。
4.如权利要求2所述的低温液氮远距离输送管道，其特征在于，所述间隔物为玻璃纤维、植物纤维纸或尼龙布中的一种或几种的组合。
5.如权利要求2所述的低温液氮远距离输送管道，其特征在于，所述辐射屏的层数为30 50层。
6.如权利要求5所述的低温液氮远距离输送管道，其特征在于，所述辐射屏的层密度为2 4. 3层/mm。
7.如权利要求5所述的低温液氮远距离输送管道，其特征在于，所述多层多屏绝热层的厚度为彡20mm。
专利摘要本实用新型公开了一种低温液氮远距离输送管道，包括一液氮管道；此外，低温液氮远距离输送管道还包括一多层多屏绝热层，其包裹于液氮管道外壁；一外层管道，其设于多层多屏绝热层外围，外层管道的内壁与多层多屏绝热层之间相隔一定距离；外层管道内壁与液氮管道外壁之间为一真空腔。本实用新型所述的低温液氮远距离输送管道能够有效降低低温液氮远距离传输的损耗，提高低温液氮的传输效率，经实验测算，其静态日蒸发率α≤0.2％。
文档编号F16L59/065GK202691453SQ201220165870
公开日2013年1月23日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者苏东, 朱卫华, 郑永培, 杨建萍, 杨东 申请人:中国科学院上海应用物理研究所