LNG罐式集装箱(简称罐箱)成本低廉,灵活机动,能实现铁路、公路和水路的联运,是LNG的一种理想储运方式。夹层真空度对LNG罐式集装箱内压力、温度以及充满率的变化具有重要影响,关系到罐箱的无损储存时间以及储运过程中的安全性。为研究夹层真空度对罐箱内低温工质储存过程的影响,本文开展了以下研究工作:1.进行了不同夹层真空度和初始充满率下罐内低温工质储存过程的理论计算采用饱和均质模型、俄罗斯模型和分区模型对40英尺1AA型LNG罐式集装箱内工质的无损储存规律进行了理论计算,研究了夹层真空度和初始充满率对罐箱无损储存时间的影响,得到了最长无损储存时间对应的最佳初始充满率。此外还分析了无损储存过程中的蒸发冷凝过程以及最佳初始充满率的存在条件。2.开展了LNG罐式集装箱在夹层真空完全丧失工况下的测试实验在理论计算的基础上,对两台不同初始充满率的40英尺1AA型LNG罐式开展真空完全丧失实验,得到了罐内压力、充满率和液体温度随时间的变化规律。实验结果表明,在真空丧失工况下罐箱内的升压速率骤增,初始充满率为87.9%和73.7%的罐箱对应的无损储存时间分别为15.9 h和20.3 h,为应急处理提供了较充足的时间;罐内的充满率因液体的升温膨胀而随时间平稳上升;罐内存在明显的温度分层,在无损储存的终止时刻,液体主体温度与罐内压力对应的饱和温度存在20K以上的温差。3.比较并分析了不同数值模型在夹层真空完全丧失工况下的适用性将真空丧失的实验结果与饱和均质模型、俄罗斯模型和分区模型的理论计算结果进行了对比。结果表明,饱和均质模型由于未考虑罐内的热分层导致增压速率明显偏慢;俄罗斯模型可以较准确地计算无损储存时间,但其只对压力进行了修正,无法对罐内的温度、充满率等参数进行计算;分区模型的增压速率在高充满率下偏快,在低充满率下偏慢,液体的升温速率与实验值的一致性较好。此外,基于CFD流体力学计算软件对实验工况的LNG罐箱开展了真空完全丧失的数值模拟,得到了无损储存初期罐内的温度场和速度场,证明了分区模型假设的合理性。4.提出了用绝热材料外表面温度表征夹层真空度的方法并实验验证了其可行性理论和实验均证明了真空破坏对LNG罐箱安全储运的危害,为此,提出了一种简单经济的采用绝热材料外表面温度表征夹层真空的方法以实现对罐箱夹层内真空的实时监测。基于液氮温区多层绝热材料表观热导率测试平台测量了50层多层绝热材料在不同夹层真空度下的表观热导率和对应的材料外表面温度,得到了夹层真空度、表观热导率、材料外表面温度这三者的对应关系,验证了绝热材料外表面温度表征夹层真空度的可行性。在测试基础上对不同真空度下的传热机理进行了分析,包括辐射传热、气体导热以及气体对流在总漏热中的占比。