我国作为能源消耗大国,随着经济和国民生活水平的逐渐提高,对清洁能源的需求日益增加。天然气作是目前使用最广的清洁能源之一,国家大力倡导使用天然气,以缓解环境问题,为此国家在沿海地区大力修建LNG接收站及工厂。这促进了LNG相关产业的迅速发展,同时对LNG相关低温设备的安全性和高效性提出较高要求。由于LNG温度过低,要求LNG相关低温设备在设计时需要考虑冷量损失、热量侵入的问题。低温阀门是LNG管路系统调节、启闭的重要设备之一,同样需要考虑冷量过多流失的问题。另外,LNG属于易燃、易爆、易泄漏的液体,因此要求低温阀具有良好的密封性,但由于工作温度过低,绝大多数在常温下密封性能良好的高分子材料在此低温下理化性质发生改变,无法满足低温及超低温条件下的密封,一旦密封失效,轻则导致泄露,严重时会引发事故。因而,选择适宜的低温状态下的密封材料对低温阀至关重要。本文从控制冷量损失、减少热量侵入为出发点,通过对超低温阀保冷层物理模型适当简化并结合导热微分方程,得出保冷层温的函数表达式。结合相关国家标准,分析了不同算法得到的保冷层厚度之间的关系,给出了防结露算法和控制允许损失量算法各自适用的具体条件。另外,由于加装保冷结构,导致阀盖与空气自然对流换热的面积减小、对流换热系数发生变化,加装保冷层需要保证填料底部温度在0℃以上、滴水盘表面无冷凝水。本文结合柱坐标下长颈阀盖的过余温度场对加装不同保冷层对对流换热的影响,进而对阀盖长度、滴水盘安装位置以及滴水盘效率进行分析讨论,给出了加装保冷层后阀盖长度、滴水盘安装位置的计算式,并以2〞、300Lb超低温球阀为实例,利用有限元分析软件得到保冷层外表面温度,确定阀盖长度得到填料底部以及滴水盘根部温度。低温密封材料选择高分子聚乙烯,对高分子聚乙烯在25℃、-29℃、-50℃、-110℃、-162℃以及-180℃进行压缩、压缩回弹以及硬度试验,分析了高分子聚乙烯在不同温度下使用的最大应力值、压缩性、回弹性以及硬度情况。