Page 59 - 《真空与低温》2026年第2期

178 真空与低温 第 32 卷 第 2 期

开始 预冷目标温度为 56 K 的情况进行模拟分析。
t=0

250
初始化 Honkonen模型 [10]
本文模型
加注 200
t=t+dt
否
M≥M fix 壁面温度/K 150
是
保持 100
t=t+dt z=z+1
否 否
p≥p max 55 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000
or
时间/s
ΔT uw ≤T uwmin
（a）Honkonen模型与计算结果贮箱壁面温度对比
是 [10]
250 Honkonen模型
排气 本文模型
t=t+dt 200
否
压力/kPa 150
p≤p vac
是
100
T w ≤T exp
是 50
结束
0
0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000
时间/s
图 2 液氢贮箱 CHV 预冷模型计算流程图
（b）Honkonen模型与计算结果贮箱压力对比
Fig. 2 Flowchart for calculation of LH 2 tank CHV
chilldown model 图 3 液氢贮箱 CHV 预冷模型验证结果

Fig. 3 Comparison of LH 2 tank CHV chilldown model

表 3 验证案例的主要参数
validation results
Tab. 3 Main parameters of the verification case
2.1 壁温及压力变化特性
重力 初始壁温/ 初始箱压/ 进液温度/ 预冷目标
图 4 以在轨液氢贮箱 CHV 预冷的第一个周期
条件 K kPa K 温度/K
为例，展示了单个周期中加注、保持和排气三个不
−4
10 g 250 6.90 20 56
同阶段的壁面温度与箱内压力变化特性。可以发现

表 4 预冷性能关键参数对比 加注阶段壁温下降及压力上升最快，这是由于该阶
Tab. 4 Comparison of key parameters of chilldown 段低温液体注入，液氢与壁面直接接触，会发生更
performance 多的液壁间沸腾传热，液氢迅速蒸发会带走大量壁
消耗质量/ 壁面冷却 面热能，并且该阶段排气阀关闭，蒸发气体无法排出，
模型 时长/s 循环次数
kg 温差/K 箱内压力随之陡增。并且，加注阶段壁面降温速率
Honkonen 模型 [10] 9 590 8 + 14.31 195 存在明显转折，初期壁面降温较慢随后增大，这是
本文模型 9 590 8 + 14.26 193 因为开始加注时，箱压低于加注液氢饱和压力引发

闪蒸，液氢进入贮箱后会直接气化，与壁面间换热
2 贮箱 CHV 预冷过程特性分析
不足，后期随着箱内压力升高，不再发生闪蒸，液壁
为探究液氢贮箱 CHV 预冷过程热力学特性， 间沸腾传热增多。保持和排气阶段壁面降温逐渐
贮箱结构保持不变，初始壁温为 250 K，初始箱压 变缓，对应压力曲线斜率也有所降低，这是因为
−4
为 7.5 kPa，重力条件为 10 g，周期固定加注质量为 以上两个阶段箱内多为低温气体与壁面进行自然
1.6 kg，加注质量流速为 0.03 kg/s，加注液氢温度为 对流传热，仅有少量未蒸发液体与壁面进行局部
20 K，气壁温差限值为 10 K，最大压力限值为 250 kPa， 换热。