液氮罐的傳熱量

眾所周知，目前人們所了解到的熱的傳遞有對流、傳導、輻射三種方式，從技術上講，只要能有效地杜絕外界的熱量通過以上三種方式傳人罐子內，液氮罐就能長時間的貯存一196。C的液氮，對于對流傳熱而言，液氮罐的殼體設計成兩層，并把兩層之間的空氣抽掉，剩下的殘余氣體在兩層之間的壓強低于1.3xlO。3Pa時，其對流傳熱是基本穩定的，可以忽略不計。目前的工藝手段，要得到這樣的真空度是十分容易的，本文不作討論。

從傳熱機理分析，對于不同容積或者容積相同而口徑不同的罐子，其在對流、傳導、輻射三方面的傳熱量比例是不一樣的(見表1)。

對于口徑①50mm，容積10L的液氮罐而言，要想盡量減少通過頸管的熱傳導，除選擇導熱系數極低的玻璃鋼作頸管材料外，在頸管設計結構上，要符合傅里葉導熱定律，即：

Q=FF天AT

式中：Q為頸管傳熱量;F為頸管有效傳熱斷面積;L為頸管有效傳熱長度;F為頸管材料的導熱系數;AT為頸管冷熱兩端的溫差。

所以，一是減小頸管的有效傳熱斷面積F，二是增長頸管的有效傳熱長度L，都能把傳熱量Q值減小。由實驗得知，減小罐子頸管的壁厚必須首先滿足頸管的機械強度和氣密性要求，否則，會產生罐子在使用過程中頸管破裂和極其緩慢的滲漏。在氣密性方面，浙江大學低溫工程教研室的試驗證明，玻璃鋼材料本身的氣密性就存在一些問題，雖然采用頸管外表面涂氟涂料或鍍金屬鎳膜可以解決這個問題，但相應地帶來了工藝的復雜化和增大頸管的傳熱量。如果增長頸管的長度L，將隨頸管的延長逐漸惡化頸管同外殼體連接部的粘接強度，影響液氮罐的使用壽命，同時也會增大液氮罐的整體高度和空重，帶來使用上的不便。

由試驗得知，在其它條件不變的前提下，增長頸管的有效傳熱長度對提高液氮罐保冷性能的效果并不理想，另一方面玻璃鋼材料在原材料配方上和制作工藝上都會對玻璃鋼的導熱糸數和機械強度產生重要影響。

從技術角度上看，同容積、同口徑、同結構、同液氮保存天數的液氮罐以重量輕，體積小的液氮罐技術先進。日本戴亞冷機工業株式會社的液氮容器屬這種類型的產品，目前，在國際上仍處于領先水平。