CN111810829B - 一种小型低温多层贮罐的高真空绝热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型低温多层贮罐的高真空绝热方法，包括：在贮罐内胆外侧包裹多层隔热涂料；在多层隔热涂料外侧安装第一隔热壳；加热第一隔热壳，并将贮罐内胆和第一隔热壳之间的第一空腔抽成高真空状态；在贮罐内胆和第一隔热套之间填充珠光砂；在第一隔热套外侧安装第二隔热壳；将第一隔热壳和第二隔热壳之间的第二空腔抽成低真空状态；检测珠光砂温度并控制制冷机调整第二空腔的温度。通过隔热材料对贮罐内胆进行隔热，外侧设置第一隔热壳并抽成高真空以填充方珠光砂，达到高真空隔热的效果，在最外侧第二隔热壳内设置制冷机，控制制冷机使第一隔热壳中的热量导引到第二隔热壳中以长期保持储罐内胆低温。

Description

一种小型低温多层贮罐的高真空绝热方法

技术领域

本发明涉及低温贮罐领域，尤其涉及一种小型低温多层贮罐的高真空绝热方法。

背景技术

现有用于贮存深冷液态气体(液氧、液氮、液氩等)的容器有常规低温贮罐。常规低温贮罐的容积在5立方米以上，满足了大用量气体客户的需用。对于气体用量较小的客户，对贮罐的要求是容积在1～3立方米，目前还没有合适的容器可供选择。

这类容器的关键技术指标是其保温性能，要能使深冷液态气体保存尽量长的时间，现有的小型贮罐由于其介质存储空间比较小，对传入的热量变得非常敏感，即一定的热量传入会导致介质大量气化和压力急剧上升，从而造成泄压阀频繁地开启，造成大量气体的流失，因此不能满足使用的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型低温多层贮罐的高真空绝热方法，旨在解决现有小型贮罐对热量变化非常敏感容易使大量气体散失而造成极大浪费的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种小型低温多层贮罐的高真空绝热方法，包括：在贮罐内胆外侧包裹多层隔热涂料；在多层隔热涂料外侧安装第一隔热壳；加热第一隔热壳，并将贮罐内胆和第一隔热壳之间的第一空腔抽成高真空状态；在贮罐内胆和第一隔热套之间填充珠光砂；在第一隔热套外侧安装第二隔热壳；将第一隔热壳和第二隔热壳之间的第二空腔抽成低真空状态；检测珠光砂温度并控制制冷机调整第二空腔的温度。

其中，所述多层隔热涂料包括阻隔型隔热涂料和辐射型隔热涂料。

其中，所述第二隔热壳的导热系数小于所述第一隔热壳的导热系数。

其中，所述加热第一隔热壳，并将贮罐内胆和第一隔热壳之间的第一空腔抽成高真空状态的具体步骤是：将第一隔热壳放在温控装置内，并将抽真空装置和第一隔热壳连接；启动温控装置加热第一隔热壳，并向第一隔热壳中通入高温气体；启动抽真空装置，将第一隔热壳抽成高真空状态；启动温控装置制冷第一隔热壳。

其中，所述在贮罐内胆和隔热套之间填充珠光砂的具体步骤是：对珠光砂进行加热干燥；通入稀有气体将输送管道中的空气排出；将珠光砂通入输送管道，并将输送管道和第一隔热壳连通；对输送管道抽低真空，并封闭输送管道；打开第一隔热壳连接处的阀门，基于第一隔热壳和输送管道的压力差吸入珠光砂；

其中，所述在贮罐内胆和隔热套之间填充珠光砂的具体步骤还包括：再次对第一空腔抽真空并压实珠光砂。

其中，所述检测珠光砂温度并控制制冷机调整第二空腔的温度额具体步骤是：检测珠光砂的温度以获取目标温度；检测第二空腔中的温度以获取环境温度；目标温度和环境温度的差值为正时，启动制冷机降低环境温度，温度为负时则关闭制冷机。

本发明的一种小型低温多层贮罐的高真空绝热方法，包括：在贮罐内胆外侧包裹多层隔热涂料；在多层隔热涂料外侧安装第一隔热壳；加热第一隔热壳，并将贮罐内胆和第一隔热壳之间的第一空腔抽成高真空状态；在贮罐内胆和第一隔热套之间填充珠光砂；在第一隔热套外侧安装第二隔热壳；将第一隔热壳和第二隔热壳之间的第二空腔抽成低真空状态；检测珠光砂温度并控制制冷机调整第二空腔的温度。通过在贮罐内胆外侧附着阻隔型隔热涂料和辐射型隔热涂料以对贮罐内胆进行隔热，然后外侧设置第一隔热壳并将之间的空间抽成高真空并填方珠光砂以达到高真空隔热的效果，最后在最外侧设置第二隔热壳，并在隔热壳内设置制冷机，通过控制第二隔热壳和第一隔热壳之间的温度来使第一隔热壳中的热量散失到第二隔热壳中从而主动对贮罐内胆进行保温，可以有效长时间地进行真空绝热以及保温，从而避免了贮罐内胆中由于热量增加使气压升高的情况出现，解决了现有小型贮罐对热量变化非常敏感容易使大量气体散失而造成极大浪费的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种小型低温多层贮罐的高真空绝热方法的流程图；

图2是本发明的加热第一隔热壳，并将贮罐内胆和第一隔热壳之间的第一空腔抽成高真空状态的流程图；

图3是本发明的在贮罐内胆和第一隔热套之间填充珠光砂的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，本发明提供一种小型低温多层贮罐的高真空绝热方法，包括：

S101在贮罐内胆外侧包裹多层隔热涂料；

所述多层隔热涂料包括阻隔型隔热涂料和反射型隔热涂料。阻隔型隔热涂料是通过涂料自身的高热阻来实现隔热的一种涂料。是属于厚膜涂料。涂料施工时涂装成一定厚度，一般为5—20mm，涂在贮罐内胆外侧第一层，在经过充分干燥固化后，由于材料干燥成膜后热导率很小，可以对贮罐内胆进行保温；辐射散热降温涂料是一种辐射走物体热量并隔热防水的涂料，涂膜表面形成良好的热反射界面，在较宽的频率范围内其热反射率达到60％-90％，而膜面吸收的热仅为10％-40％，涂层膜面将大部分的热以反射的形式挡在涂层外层。当膜面吸热蓄积升温的同时，吸热界面将向膜外空间辐射散热，从而可以进一步进行保温散热。

S102在多层隔热涂料外侧安装第一隔热壳；

第一个隔热壳通过支撑柱和贮罐内胆连接，以在第一隔热壳和贮罐内胆之间抽真空以进一步提高隔热能力。

S103加热第一隔热壳，并将贮罐内胆和第一隔热壳之间的第一空腔抽成高真空状态，请参阅图2，具体步骤是：

S201将第一隔热壳放在温控装置内，并将抽真空装置和第一隔热壳连接；

温控装置主要由加热装置和冷却装置组成，可以稳定地控制环境中的温度。S202启动温控装置加热第一隔热壳，并向第一隔热壳中通入高温稀有气体；

通过对第一隔热壳进行加热，可以增加分子动能从而增加第一隔热壳中空气分子之间的间隙，使得抽真空更加容易，同时通入高温稀有气体将第一隔热壳中的空气和水等杂质排出，而进一步降低导热率。

S203启动抽真空装置，将第一隔热壳抽成高真空状态；

通过抽真空装置将第一隔热壳中的气体抽出从而可以让第一隔热壳变成真空状态。

S204启动温控装置制冷第一隔热壳。

因为此时第一隔热壳中的保温效果已经较为良好，如果自然降到室温会需要较长的时间，于是采用温控装置制冷，而加快第一隔热壳中的热量传导，从而在室温时可以保持第一隔热壳处于高真空状态。

S104在贮罐内胆和第一隔热套之间填充珠光砂；

珠光砂是一种由酸性火山玻璃质熔岩经破碎、预热、焙烧膨胀而制成的具有多孔结构的、白色、粒状松散材料，具有容量小、导热系数低、化学稳定性好、不燃、无毒、无味和吸音的特性，常用于隔热填充材料。请参阅图3，填充的具体步骤是：

S301对珠光砂进行加热干燥；

珠光砂中含有水分，而水的导热能力较强，留在珠光砂中会降低隔热效果，因此需要预先对珠光砂进行加热除去水分。

S302通入稀有气体将输送管道中的空气排出；

输送管道侧面有出气口，通过通入稀有气体可以完全将输送管道中的水、氧气等成分排出，从而可以降低输送管道气体的导热率。

S303将珠光砂通入输送管道，并将输送管道和第一隔热壳连通；

由于第一隔热壳中已经是高真空状态，不能直接向第一隔热壳中添加珠光砂，而使用输送管道作为珠光砂的承载设备而和第一隔热壳连通，在连接处安装有阀门以控制输送管道和第一隔热壳的通断。

S304对输送管道抽低真空，并封闭输送管道；

利用抽真空装置抽出输送管道内的稀有气体而降低输送管道内的真空度，可以避免将更多气体带入第一隔热壳中以保持第一隔热壳的高真空度。

S305打开第一隔热壳连接处的阀门，基于第一隔热壳和输送管道的压力差吸入珠光砂；

由于输送管道是低真空度，第一隔热壳中是高真空度，打开输送管道和第一隔热壳之间的阀门就可以通过负压将珠光砂吸入到第一隔热壳中。

S306再次对第一空腔套抽真空并压实珠光砂。

在珠光砂和少量的稀有气体进入第一空腔后会降低第一空腔的真空度，同时珠光砂进入后没有被压实也会导致导热率较高，因此再次抽真空在减少稀有气体的同时也可以减少珠光砂之间的缝隙，从而进一步提高第一空腔中的真空度。

S105在第一隔热套外侧安装第二隔热壳；

所述第二隔热壳的导热系数小于所述第一隔热壳的导热系数，使得热量通过第二隔热壳进入内部时的效率低于热量从第一隔热壳进入第二隔热壳内部的效率，从而可以通过降低第二隔热壳内部的温度，使第一隔热壳中的热量进入第二隔热壳中而对贮罐内胆进行主动降温以达到保温的目的。

S106将第一隔热壳和第二隔热壳之间的第二空腔抽成低真空状态；

第二空腔保持低真空状态可以降低热量从第二隔热壳外进入第二空腔中的效率，从而可以长时间保持第二隔热壳保持恒定温度。

S107检测珠光砂温度并控制制冷机调整第二空腔的温度；

调整的具体步骤是：检测珠光砂的温度以获取目标温度，目标温度代表贮罐内胆接触的温度，此温度过高就会引起贮罐内胆内的气压急剧升高而打开泄压阀排气而造成气体损失，因此要降低目标温度；检测第二空腔中的温度以获取环境温度，环境温度随着时间的推移会逐渐传递到珠光砂上造成目标温度的增长；目标温度和环境温度的差值为正时，启动制冷机降低环境温度，温度为负时则关闭制冷机，通过控制制冷机对环境温度进行降温，以使目标温度跟随环境温度降低，最终回到合理区间以保证贮罐内的气压不会升高，从而避免气体泄漏造成浪费。

其具体步骤是：设定温差参考梯度值；计算目标温度和环境温度的差值并确定温差区间；基于温差区间启动制冷机以降低环境温度，重新计算目标温度和环境温度的差值，若温度区间下降，则降低制冷机功率；当差值为负则停止制冷机。不同的温差参考梯度代表了当前情况下需要降温的迫切程度，温差越大，就越需要在短时间内进行降温，因此就需要大功率启动冷却机，温差较低时则只需要小功率启动冷却机缓慢降温，从而可以达到节能的要求。

通过在贮罐内胆外侧附着阻隔型隔热涂料和辐射型隔热涂料以对贮罐内胆进行隔热，然后外侧设置第一隔热壳并将之间的空间抽成高真空并填方珠光砂以达到高真空隔热的效果，最后在最外侧设置第二隔热壳，并在隔热壳内设置制冷机，通过控制第二隔热壳和第一隔热壳之间的温度来使第一隔热壳中的热量散失到第二隔热壳中从而主动对贮罐内胆进行保温，可以有效长时间地进行真空绝热以及保温，从而避免了贮罐内胆中由于热量增加使气压升高的情况出现，解决了现有小型贮罐对热量变化非常敏感容易使大量气体散失而造成极大浪费的问题。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种小型低温多层贮罐的高真空绝热方法，其特征在于，

包括：在贮罐内胆外侧包裹多层隔热涂料；

在多层隔热涂料外侧安装第一隔热壳；

加热第一隔热壳，并将贮罐内胆和第一隔热壳之间的第一空腔抽成高真空状态；

在贮罐内胆和第一隔热壳之间填充珠光砂；

在第一隔热壳外侧安装第二隔热壳；

将第一隔热壳和第二隔热壳之间的第二空腔抽成低真空状态；

检测珠光砂温度并控制制冷机调整第二空腔的温度，具体步骤是：

检测珠光砂的温度以获取目标温度；

检测第二空腔中的温度以获取环境温度；

目标温度和环境温度的差值为正时，启动制冷机降低环境温度，温度为负时则关闭制冷机，具体步骤是：设定温差参考梯度值；计算目标温度和环境温度的差值并确定温差区间；基于温差区间启动制冷机以降低环境温度，重新计算目标温度和环境温度的差值，若温度区间下降，则降低制冷机功率；当差值为负则停止制冷机。

2.如权利要求1所述的一种小型低温多层贮罐的高真空绝热方法，其特征在于，

所述多层隔热涂料包括阻隔型隔热涂料和辐射型隔热涂料。

3.如权利要求1所述的一种小型低温多层贮罐的高真空绝热方法，其特征在于，

所述第二隔热壳的导热系数小于所述第一隔热壳的导热系数。

4.如权利要求1所述的一种小型低温多层贮罐的高真空绝热方法，其特征在于，

所述加热第一隔热壳，并将贮罐内胆和第一隔热壳之间的第一空腔抽成高真空状态的具体步骤是：

将第一隔热壳放在温控装置内，并将抽真空装置和第一隔热壳连接；

启动温控装置加热第一隔热壳，并向第一隔热壳中通入高温气体；

启动抽真空装置，将第一隔热壳抽成高真空状态；

启动温控装置制冷第一隔热壳。

5.如权利要求1所述的一种小型低温多层贮罐的高真空绝热方法，其特征在于，

所述在贮罐内胆和隔热套之间填充珠光砂的具体步骤是：

对珠光砂进行加热干燥；

通入稀有气体将输送管道中的空气排出；

将珠光砂通入输送管道，并将输送管道和第一隔热壳连通；

对输送管道抽低真空，并封闭输送管道；

打开第一隔热壳连接处的阀门，基于第一隔热壳和输送管道的压力差吸入珠光砂。

6.如权利要求5所述的一种小型低温多层贮罐的高真空绝热方法，其特征在于，

所述在贮罐内胆和隔热套之间填充珠光砂的具体步骤还包括：

再次对第一空腔抽真空并压实珠光砂。

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