零蒸发存储技术（Zero Boil Off，ZBO）是以超级绝热杜瓦技术为基础、利用低温制冷机主动冷却，制冷机冷头与伸入到杜瓦内液体中的换热器直接连接传递冷量，将杜瓦系统中微小漏量热与负载热转移出来，以维持杜瓦内的压力和液体温度基本不变，从而实现低温液体的零蒸发无损失（无排放）存储。中国科学院理化技术研究所空间功热转换技术重点实验室结合国内外状况，针对被动绝热技术、主动制冷技术以及低温流体两相流动进行了大量理论及实验研究。并研制了液氮温区零蒸发系统，其结构如图1所示。
图1 液氮零蒸发系统
系统立足于空间应用，采用实验室自研大冷量脉冲管制冷机做为冷源，并设计了脉冲管与杜瓦换热器之间可断开结构，以降低在制冷机停机状态下系统通过脉冲管冷头的漏热。在此基础上，设计了紧贴杜瓦内壁面的带状和为与杜瓦中间的两种换热器结构，并通过fluent对两种换热器传递冷量的效果进行了仿真分析，其结果如图2所示。仿真结果显示，在杜瓦内进行150s自增压后，系统压力上升到125KPa，之后利用换热器进行冷量传递，在50s之内均可以将杜瓦内压力下降在0.1MPa左右，并保持长时间稳定。而紧贴杜瓦内壁的带状换热器具有更好的换热器效果，能将系统的压力维持在更低的水平，但二者都能对杜瓦实现压力的有效控制。除此之外，考虑到系统在发射环境下可能会承受的恶劣环境，设计了以高强度低热导率的凯夫拉纤维绳为基础的支撑结构将杜瓦内胆进行固定，并对结构的实际效果进行了模拟优化和实验，其结果如图3所示，结果表明，支撑结构在两个方向上的最低响应频率实验值分别为76.3Hz与125.84Hz，有限元仿真结果为67.144Hz和102.88Hz，计算模型值为86.44Hz与116.56Hz，以实验值为基准，可得出有限元仿真结果与实验值误差为12%与18.2%，计算模型结果与实验值误差为13.2%和7.4%。
图2 两种换热器形式下压力控制结果对比
图3 实验系统及实验结果对比
