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随着科学技术的发展,各种低温液体得到了越来越广泛的使用。若贮存它们的容器受到损坏,则可能产生爆炸。此时必须进行紧急排放。而在某些特定环境下,只能在水下进行排放。所以,如何有效地将低温液体排入水中,是十分值得研究的课题。本文分析了低温液体在水下进行排放时直接排液的必要性。定义了低温液柱的生存距离。独立提出了一种简单有效的处理方法以估算低温液柱生存距离。不同的排放环境压力(即水压)下,低温液体与水之间的传热过程及特性会有所不同。针对不同的水压建立了不同的低温液体-水传热模型:常压模型、普压模型、近临界模型、高压模型。建立了常压模型和高压模型的数学模型并进行了具体的计算,对计算结果进行了分析。首次进行了液氮常压水下直接排放实验。获取了流型、排放过程及一些实验现象的活动的和静止的影像信息并对其进行了分析,描述了流型、排放过程及结冰、自除冰现象。对测温数据进行了定性分析。对液氮在常压水下排放时的液氮液柱生存距离的估算值与实验观测值进行了比较,二者能较好地吻合。着重探讨了结冰问题。从排放口自身条件出发分析了影响结冰状况的一些因素。总结了目前国内外提出的多种防冰除冰技术及方法。提出了低温液体水下排放口防冰除冰设想。本文的工作验证了低温液体水下直接排放的可行性,为排放装置的设计提供了一定的依据。文中建立的传热模型对于今后建立综合考虑了传热传质及流动的复杂模型具有重要的参考价值。