液氢中空气溶解度预测及氮-氧存在模式研究

为探析空气在液氢中的溶解极限及氮氧分子的存在模式,采用正规溶液模型(SH模型)和改进的正规溶液模型(MSH模型)对空气在液氢中的溶解规律开展了理论预示.为解决溶解度参数在靠近临界温度附近取值不合理的问题,提出一种新型溶解度参数求解方法,实现了 SH模型在18.0～32.5 K液氢温区空气溶解规律的准确预测.基于实验数据的对比修正,提出了适用于预测液氢中气体溶解规律的MSH模型.结果发现:氮气、氧气、二氧化碳、水在液氢中的溶解度分别为10-8、10-12、10-51、10-89摩尔分数量级,差异极大.空气在液氢中的溶解规律与存在模式随着空气量的增大而存在3种不同形态:完全溶解的氮、氧分子;氮气完全溶解而部分氧分子结晶析出;氮、氧均部分结晶析出,且固空颗粒中的氮氧比例逐渐接近空气中比例.研究应可为液氢系统的安全设计提供理论指导.