Page 61 - 《真空与低温》2026年第2期

180 真空与低温 第 32 卷 第 2 期

3.6 20 安全预冷，还可以较好地平衡预冷消耗质量及
消耗时间
消耗质量 时间。
3.5
18

3.4 3.6 消耗时间 22
消耗时间/h 3.3 16 消耗质量/kg 3.2 消耗质量 20

3.2 14 18
消耗时间/h 2.8 消耗质量/kg
3.1
12 16
3.0
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 2.4
−1
加注质量流速/（kg·s ） 14
（a）不同加注质量流速的预冷消耗质量及时间
252 2.0 9 12 15 18 21 24 12
0.01 kg/s
0.03 kg/s 各CHV预冷周期加注前贮箱压力/kPa
249 0.05 kg/s （a）不同排气目标压力的预冷消耗质量及时间
0.07 kg/s
0.09 kg/s 0.12 8.5 kPa
壁面温度/K 243 0.10 12.5 kPa
246
16.5 kPa
20.5 kPa
0.08
闪蒸系数
240 0.06 24.5 kPa
237 0.04
0 50 100 150 200 250 300
0.02
时间/s
（b）不同加注质量流速的CHV预冷周期壁面温度变化
0
图 7 不同加注质量流速下贮箱 CHV 预冷性能对比 0 5 10 15 20 25 30
时间/s
Fig. 7 Comparison of tank CHV chilldown performance at （b）不同排气目标压力的CHV预冷周期内闪蒸系数
different filling mass flow rates
图 8 不同排气目标压力下贮箱 CHV 预冷性能对比
3.2 排气目标压力 Fig. 8 Comparison of tank CHV chilldown performance at
保持贮箱结构、初始壁温、重力条件、加注条 different venting target pressures

件以及其余预冷限值与特性分析工况一致，对各
3.3 气壁温差限值
CHV 预冷周期加注前初始箱压即排气目标压力分
保持贮箱结构、初始物性、重力条件以及加注
别为 8.5 kPa、12.5 kPa、16.5 kPa、20.5 kPa、24.5 kPa
条件与特性分析工况一致，对气壁最小温差限值分
的工况进行模拟计算，得到不同排气目标压力的贮
别为 5 K、10 K、15 K、20 K、25 K 的工况进行模拟
箱预冷性能，如图 8 所示。由图 8（a）可知，随着排
计算，得到不同气壁温差最小限值下的贮箱预冷性
气目标压力增加，预冷消耗时间逐渐缩短，消耗质
能，如图 9 所示。由图 9（a）可知，随着气壁温差限
量显著增加。这是因为排气目标压力越高，预冷周
值增加，贮箱预冷消耗时间显著缩短，但消耗质量
期内排气阶段耗时越短，进而降低总预冷消耗时长， 会逐渐增多，其中气壁温差限值增加至 20 K 时，预
但排气阶段时长缩短也会降低该阶段对低温气体 冷消耗时长降低 38%，消耗质量仅增加 10%，较好
冷却潜能的利用，进而引起预冷消耗质量增加。并 地改善了预冷性能。这主要是因为气壁温差限值
且，高排气压力也意味着加注前箱内仍残存较多高 越小意味着在各周期保持阶段不因超压排气的前
温气体，会进一步阻碍新加注的低温液体与壁面换 提下，气壁间需要更充足的换热，而保持阶段更多
热，贮箱预冷消耗质量随之增加。结合图 8（b）闪 为换热强度较低的自然对流，会引起更多预冷时长
蒸系数变化可知，排气目标压力越低，闪蒸现象持 消耗，但同时也可以充分利用低温气体的预冷潜能，
续时间越长且闪蒸系数越大，这会导致预冷周期内 减少对液氢质量的消耗。结合图 9（b）可进一步证
加注阶段压力骤增，更易引发超压风险。因此选择 明除前三次周期因超压排气，排气前未完成充分换
适中排气目标压力为 12.5～16.5 kPa，既可以保障 热，保持阶段壁面冷却时长相同外，其余周期保持