液氦传输管线是大型氦低温制冷设备中的关键部件，主要作用是传输低温工质，而传输管线的保冷效果直接影响到系统冷量的输出。目前，对于低温管线通常采用高真空多层绝热方式进行保冷。而作为高真空的压力管道在进行传输过程中，对于刚度、强度和可靠性方面均要求较高。因此，在如何在保证强度、刚度的要求下，设计管线结构减少漏热是核心技术难题。

        当长距离运输低温工质时，为防止内外管壁的互相接触形成短路，需要在夹层之间，每隔一定距离设置绝热支撑（玻璃钢G-10材料制作而成）。对于低温传输管线的结构设计，主要的是研究如何减少漏热。目前已有的研究没有考虑到支撑和管道处于4.5 K的液氦温区，管道支撑的布置位置，管道的低温收缩应力是否能够满足设计要求。进一步的考虑低温支撑的布置和管道整体的静力学分析对整个管道是尤其重要的。

液氦传输管线的基本结构：        

        管长采用500 mm，内管管径为38 mm，外管管径为102 mm，支撑采用三角形结构，支撑与内管外表面接触部分制作成凸起状，减少支撑与管壁的换热面积。在内管外表面包扎层密度为20层/cm的绝热材料（主要为玻璃纤维纸和镀铝薄膜），绝热层厚度20 mm，层数为40层。得到简化后液氦管线结构如图1所示。

        低温管道设计和普通管道设计相比，主要多考虑两个问题：第1是低温脆性，这就要求设计人员合理选择冲击韧性高的钢材，同时从配管设计和管系制作上防止脆裂和脆断；第2是保冷结构设计和由于保冷需求而产生的一系列设计要求。在这里，主要考虑如何在满足强度的条件下来减少支撑的布置，以及对整体管道应力集中点进行分析。

绝热支撑的强度分析:        

        支撑结构材料为环氧玻璃钢板（G-10），采用ANSYS对支撑结构的强度和刚度进行模拟分析。正常工作情况下，G10除了要支撑液氦两根管道的重量，还要承载管道内液氦和气氦回路的重量。极端条件下，支撑接触受力面为一个支撑面，考虑此时条件下的强度和形变量。

        根据以上分析，当假定管道的长度为1 m、2 m、3 m、4 m、5 m时，分别对上述管道长度条件下的支撑进行受力仿真分析。在支撑上，从上到下依次选取5个点进行取样分析，采取的这5个点都是代表形变和应力较大的位置，即上面1，2点分别代表了支撑上部的受力和形变量较大的位置；下面3个点代表了支撑下部受力和形变量较大的位置。得到的仿真分析结果如表1、图3—图7所示。

        当采用整根管道结构模型时，不仅需要考虑支撑结构的应力，还应考虑整个管道受到的低温收缩力。在此取管长中心间距离为1 752 mm，波纹管长为310 mm，得到改管道和波纹补偿器的应力和位移分布如图9—图11。