液氢储罐是氢存储型加氢站的关键存储设备,为了深入研究其结构设计及使用工艺流程,文中对30 m3液氢储罐进行了热性能分析。根据预冷过程的工艺流程分析结果,探讨进口介质流量、降温速率、预冷时间之间的相互影响规律。利用数值仿真模拟储罐低温氢气预冷过程中的罐内温度场、流场分布情况,为今后实际工程中预冷过程进口物料控制策略提供参考。

在对冰的物理属性及其力学特性进行完整探讨的基础上，对冰射流中所使用冰粒的温度提出维持在-30℃以下的要求．通过球状液滴冻结过程的传热分析，得出影响结冰时间的主要因素有低温环境温度、液滴表面对流换热系数及液滴直径．依据热量传递的守恒性获得液滴结冰时间的理论计算表达式，该式表明，结冰时间与液滴粒径的平方成正比．基于以上理论分析所得结论，设计出合理的冰粒制备装置以制取冰射流中所需要的冰粒．实验表明，常温水在预冷器中被预冷至0℃，通过该实验装置可以连续稳定的制取出-71℃以下、平均粒径为100μm的低温微细冰粒．

设计了一个低温级带回热器的CO2-C3H8复叠制冷循环低温预冷系统（213K），并进行了低温预冷系统的参数选择和优化设计。该系统高温级循环采用CO2、低温级循环采用C3H8作为循环工质。通过对该系统的理论计算，得出了中间温度、复叠温差及低温级蒸发器冷端温差对系统性能系数的影响曲线；通过进一步的优化分析获得了系统最佳中间温度及对应的系统性能系数COP与复叠温差-低温级蒸发器冷端温差以及制冷温度-冷凝温度的关联式。

介绍的高效低温传热方法主要包括自然循环冷却法和基于自然循环预冷及低温热管的高效低温冷却方法.自然循环冷却法的特点是在大温差条件下实现物体的快速冷却.一旦被冷却物体到达或接近低温液体的温度,将产生循环动力不足的情况,必须采用诸如气体引射或容器自增压等方法加以解决.而低温热管的特点在于能在小温差条件下,传递大量的热能.文中将自然循环预冷法及低温热管技术有机结合,综合自然循环和低温热管的优点,取长补短,既可以在很短的时间内使被冷却物体的温度降低下来,又可以保证被冷却物体的温度波动较小.文中还详细给出了基于自然循环预冷及低温热管的高效低温传热单元的设计及试验结果.

随着国际空间与地面制冷技术的不断发展,对液氦温区甚至超流氦温区的冷环境需求场合越来越广。针对目前国外在深低温超小型节流制冷器方面的研究已经开展并取得可观成果,介绍了有关J-T节流的原理、J-T节流制冷机的结构等有关知识,概述了当前国外10 K以下温区J-T节流制冷机的应用情况,对液氦温区J-T节流制冷机的发展前景进行了展望。

为了辅助某国防项目中换热器的性能试验并深入研究-60~-80℃制冷机的性能,设计并搭建了一个两级复叠式低温预冷试验台,在此基础上进行了详细的理论分析和大量的试验研究。其中,理论分析部分包括系统的设计及优化,试验部分包括两级同时运行和低温级单级运行试验。试验结果表明：两级同时运行时,系统性能稳定并且能够提供充足的冷量;在无外界负荷的情况下,低温级实现了单级运行,毛细管出口处的温度符合设计要求。