[发明专利]一种消除热声振荡的方法及液氦容器

说明书

本发明公开了一种消除热声振荡的方法及液氦容器，包括外壳和设置在外壳内的内胆，外壳和内胆之间抽真空设置，内胆插接有穿过外壳的连接管，在位于外壳上方的连接管上连接有气库，气库与连接管之间通过一热声振荡阻尼装置连接，其中热声振荡阻尼装置可为毛细管、单孔板或多孔塞，热声振荡阻尼装置在气库与连接管之间形成一个流动阻力，当热声振荡形成的入射波阻抗与管路总阻抗相等时，管路中的热声振荡将会被气库所吸收，避免热声振荡产生的漏热急剧增加、压力急速上升、容器及管路振动等危害，达到保障液氦稳定储存的效果。

技术领域

本发明涉及液氦存储技术领域，尤其是一种消除热声振荡的方法及液氦容器。

背景技术

氦在工业领域有广泛应用，在航空航天、国防、低温物理、气相分析、焊接、探漏、化学气相淀积、晶体生长、等离子干刻、粒子加速器、低温超导和核磁共振成像等领域发挥着不可替代的作用，其中多数涉及液氦的储运。然而液氦是一种沸点很低、气化潜热很小，极易气化、极难储存的液化气体。因而液氦容器对于绝热性能及稳定性有着极高的要求。

现有的液氦容器一般包括外壳和设置在外壳内的内胆，内胆内装有液氦，内胆上还设置有穿过外壳与外界连通的液氦进出管、排气管、压力传感器测试管等多个管路，压力传感器的探头穿过压力传感器测试管来感测内胆内的压力，各个管路分开设置，功能各不相同，避免相互干扰，且容易控制单个管路的开闭；但在带压液氦贮存阶段，容器内的这些管路的室温阀门关闭，处于开口状态，管两端近300K的温差导致管壁上形成巨大温度梯度；封闭在室温端内的氦气受热后膨胀并导致管内出现气流运动，波动的气流靠近管壁处的气团不断与管壁换热；由于气流运动及管壁处热边界层的存在，气流与管壁的换热不完全，因而管子中心位置附近的氦气与管壁附近的氦气存在温度差，出现传热滞后现象；传热滞后会在压力波和温度波之间形成相位差，进而诱发压力震荡即热声振荡；热声振荡的发生会给容器内液位、温度、压力等参数的测量带来误差，同时过大的压力振幅可能危害容器自身的结构稳定性，更严重的是给容器带来远高于设计值的漏热量，造成敞口液氦容器蒸发率显著增大并使密闭容器中的压力迅速上升，因此十分有必要采取措施消除液氦容器中的热声振荡现象。

因此本领域技术人员致力于开发一种能够消除热声振荡的消除热声振荡的方法及液氦容器。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够消除热声振荡的方法及液氦容器。

为了实现上述目的，本发明提供一种消除热声振荡的方法，包括外壳和设置在外壳内的内胆，所述外壳和内胆之间抽真空设置，所述内胆插接有穿过所述外壳的连接管，在位于所述外壳上方的所述连接管上通过一热声振荡阻尼装置连接一气库。

所述热声振荡阻尼装置为毛细管，所述毛细管的长度根据下式确定：

其中ρ为管内氦气密度，a为氦气声速，A为振荡管路横截面积，μ为动力粘度，r为毛细管管径；

所述气库的最小容积根据下式确定：

其中L为毛细管长度，a为氦气声速，r为毛细管管径，ω为振荡频率，其中振荡频率可以根据下式确定：

其中p为管内平均压力，V_h为暖气体容积，n为振荡过程的多变指数，n＝(1+k)/2，其中k为气体的等熵指数；m为冷气体质量。

所述热声振荡阻尼装置为阀门，所述气库通过所述阀门与所述连接管连接。

所述热声振荡阻尼装置为单孔板，所述气库紧贴所述连接管，所述单孔板被固定安装在所述连接管和所述气库之间。

所述热声振荡阻尼装置为多孔板或多孔塞，所述气库紧贴所述连接管，所述多孔板或多孔塞被固定安装在所述连接管和所述气库之间。