再论：LNG气瓶热仿真里，热漏到底要不要算辐射？_理论

再论：LNG气瓶热仿真里，热漏到底要不要算辐射？

关于低温容器设计学习笔记——绝热结构

这是我之前写的一篇文章，今天继续开始论述：

做LNG气瓶热仿真的时候，很多人一开始都会把重点放在导热上。

比如：

支撑结构导热
颈管导热
金属连接件热桥
保温材料导热系数

图1 LNG气瓶结构示意图

这些当然都重要，但真正做过低温容器测试的人会发现一个现象：有时候模型算出来热漏并不大，但实际蒸发率就是降不下来。后面一查，问题往往不是导热，而是辐射没处理好。尤其是真空绝热结构里，辐射热漏经常比很多人想象得更明显。

LNG储存温度大约在-162℃左右，而环境温度通常在20℃上下，两边温差接近200℃。只要存在温差，热量就一定会往低温侧走。

低温气瓶里的热量进入方式，主要有三种：

固体导热
气体对流
热辐射

其中导热最容易理解。支撑件、管路、颈口这些位置，都会把热量一点点带进内胆，所以工程上经常会做细长支撑、减少接触面积，目的就是减小热桥。

对流主要和真空度有关。如果夹层真空不好，里面残余气体多了，就会形成气体流动，热漏会明显增加。所以很多低温气瓶，真空性能甚至比保温材料本身还重要。

但很多人容易忽略的是：即使抽成真空，辐射依然存在。因为辐射不需要介质。太阳和地球之间也是真空，但太阳热量照样能传过来，本质上就是辐射传热。

很多人第一次接触低温容器时，会觉得：

“既然已经是真空了，那热漏应该很小。”

实际上，真空只是把导热和对流削弱了。但越是真空，辐射反而越容易成为主要热源。因为原本占大头的导热没了，剩下的辐射就被“凸显”出来了。

所以低温容器有个很典型的特点：普通保温结构主要看导热；而真空绝热结构，往往更关注辐射。特别是LNG这种大温差工况，辐射热漏并不小。

从理论上说，辐射换热和温度四次方有关：

温差越大，辐射越明显。300 K和111 K之间，其实已经属于辐射比较敏感的范围了。

PART 01

是否需要单独建立辐射模型

那工程里到底要不要专门去建辐射模型？这个其实要看你仿真做到什么程度。

如果只是做一个初步估算，比如简单看看热漏水平，很多时候会直接采用“等效热导率”。简单说，就是把：

导热
微量气体换热
辐射换热

一起折算成一个综合参数。这种做法工程里非常常见。所以很多模型虽然没单独建立辐射求解，但不代表没考虑辐射，而是把它等效进去了。

但如果是做比较细的热分析，比如：

日蒸发率计算
长时间保压分析
真空夹层优化
MLI多层绝热分析

那辐射最好还是单独考虑。因为这时候导热已经很低了，辐射可能已经占到主要部分。如果忽略，最后很容易出现：仿真热漏明显偏低，但实物保温效果达不到预期。这个在低温行业里其实挺常见。

PART 02

LNG气瓶的辐射抑制

现在很多LNG气瓶都会采用MLI多层绝热。本质上，它就是专门拿来抑制辐射的。MLI里面通常是一层层镀铝薄膜，发射率很低，可以不断反射热辐射。原本外壁会直接向内胆辐射热量；现在被很多层反射面不断削弱，热漏自然就下来了。

所以很多时候，低温气瓶热漏超标，不一定是导热出了问题，而是：

MLI压紧了
反射层污染了
真空退化了
局部形成热桥了

最后导致辐射热漏上升。

PART 03

总结

所以对于LNG气瓶来说，有一句话其实挺适合：

真空越好，越不能忽略辐射。

因为当导热和对流被压下去以后，最后真正决定热漏水平的，往往就是辐射。

来源：气瓶设计的小工程师

瞎聊聊结构模态上的事

最近呢，忙里偷闲，研究了一下结构湿模态：这是豆包给的解释（结构湿模态是指结构在流体介质（如水 / 空气）中振动时，考虑流固耦合效应（流体带来的附加质量与刚度）后的固有振动特性，其频率通常低于干模态。关键区别与应用干模态：忽略流体影响，仅计算结构自身的固有特性，适用于空气环境且流体影响可忽略的场景。湿模态：需设置流体域参数（密度、声速等），通过声固耦合求解，适用于船舶、压力容器、管道等流体影响显著的场景。）就像我前提发的，LNG气瓶设计仿真时候应该考虑进行湿模态分析，我看到网上有一些教程，把求解水的振动作为湿模态去讲解，我认为这是错误的；（当然了，网上这些教程参差不齐，容易让人困惑）求解结构湿模态（水对结构的影响）求解结构水振动（网上有些教程直接就说这是湿模态，这对小白来说会有极大的迷惑性）来源：气瓶设计的小工程师