当液氢进入常温管路时会形成一个液相前锋区。进入管路的液氢被沸腾汽化形成气体的反压滞止以前，会向前流动一个相当长的距离。由于输送初始阶段液氢剧烈汽化和压力波动，致使液氢大面积润湿输送管壁，此时形成的氢气总量通常会超出管路的排放能力，从而会导致液氢倒流。在初始压力波动和液体倒流之后，会接着产生下一个较小数量级的压力波动和液体倒流，波动会逐渐减小直到出现稳定的流动。压力波动的频率F可用下式估算：

式中，ν为C_P/C_v（液氢）；P为输送压力；l_l为管路中液段的长度；l_g为管路充气段的长度；ρ_l为液氢的密度。

如果在输送管路的下游，通过管壁上的窥视窗观测，可以看到在冷却过程中的下述现象：开始时带有液体微滴的气体流过。接着是混有一股一股液体的气体流过，随后是剧烈和平缓沸腾的气液层状流的前锋。层状流的时间很短，几乎立即由液氢团状流所取代。这个过程也很快，一股一股的液氢团状流更加频繁地出现，直至最后充满管路。此时管路降温到液氢温度并可观察到单相液氢流。

1.单相流的条件

单相流比两相流更易实现稳定的输送，单相流可以得到高的流量并能防止产生过大的压力降，单相流的流动过程比两相流更易于控制和预测。因此希望能用计算来确定在什么情况下才能维持单相流。

在管路的传热、流量和尺寸已知条件下，可以用下式计算保证得到单相流所需的管路入口总压力P。

P=P_f（克服管路摩擦阻力的压力）+P_vp（液氢的蒸汽压）

其中

式中，m为液氢的质量流量（lb^[1]/s）；q为传给管路的热量[Btu/（ft^[2]·s）]；L为管长（ft）；D为管路内径（in^[3]）；T为输送前液氢温度（°R，1K=1.8°R）；c_p·l为液氢的定压比热[Btu/（lb·°R）]。

对于非绝热管路，在无风的大气中传给管路的热量约为3490Btu/（h·ft²）；当风速为15mile/h，传热量为6020Btu/（h·ft²）。

2.冷却所需液氢量

冷却输送管路所需液氢量取决于冷却速度和管路长度。若用大流量冷却短管路，可用下式近似计算冷却所需液氢量m_l。

上述计算公式假设冷却排放出来的氢气温度是液氢的饱和温度（按此计算的冷却所需液氢量最多）。

若用小流量冷却长管路，则可用下式计算冷却所需液氢量：(www.daowen.com)

式中，m_m为冷却质量；ΔH为液氢的汽化潜热；为冷却质量的平均比热容；为液氢在ΔT范围内的平均比热容；ΔT为温度变化量。

该公式假定冷却汽化的氢气升温到环境温度后排放（按此计算的冷却所需液氢量最少）。若冷却流速和管路长度介于上述两种极端情况之间，则冷却所需液氢量也介于上述两种计算结果之间。

3.气体挤压输送

只有氢和氦两种气体可以用来挤压输送液氢，因为在液氢温度下其他气体都会冷凝。商业上氦气通常装在高压钢瓶中供应。氢气可由瓶装供应也可汽化容器中部分液氢获得。汽化部分液氢获得挤压用氢气的方法有若干种，汽化后的氢气通常直接返回到容器供挤压之用，也可贮存在气瓶中备用。液氢流向汽化器通常采用重力自流法，但也可以采用泵法。

对于地面液氢输送系统，必须求出需要的挤压用气量，以便确定管路、汽化器、气瓶、泵和压缩机等的大小。当用加温的氢气挤压液氢，在容器气枕范围内，气体与冷的箱壁和液面之间会发生热量和质量的交换。这种热量和质量的交换决定增压输送规定数量的液氢需要的挤压用气量。

挤压气体需用量可在最大和最小值间变动，最大最小值分别由下述假定条件确定：气体被冷却到饱和温度，按此确定的为最大用气量；挤压气体仍保持入口温度，按此确定的为最少用气量。可用下列公式，计算冷凝气体（氢气）和非冷凝气体（氦气）用气量：

式中，Δm为挤压用气量（lb）；M为分子量（lb/lb分子）；R为气体常数；P为容器压力（lb/ft²，绝压）；ΔV为挤压输送时气相容积变化量（ft²）；T_i为进气温度（°R）；c_p·g为气体的等压比热[Btu/（lb·°R）]；C_g为单位箱壁面积上气体的平均热容量[Btu/（ft²·°R）]；C_w为单位箱壁面积平均热容量[Btu/（lb·°R）]；Q_w为假设箱壁加热到进气温度，传给箱壁的热量（Btu）；H为气体与箱壁间的平均导热系数[Btu/（h·ft²·°R）]；θ为输送时间（h）。

为求解上式，某些未知数可按下述进行计算。

1）除附加说明外，气体状态按进气温度和饱和温度的平均值计算。

2）H值按下式计算：

式中，k_g为气体的导热系数[Btu/（h·ft²·°R）]；y为储箱排出液体部分长度；ρ_g为气体密度（lb/ft³）；g为重力加速度；β为储箱壁的热膨胀系数（1/°R）；ΔT为传热温差（°R）；μ为气体的粘度[lb/（ft·s）]。

当使用室温的气体挤送，可取ΔT的平均值，为175°R。因为H值与ΔT的三次方根成正比变化，所以ΔT不必计算得很精确。在满足下列试验条件下，氢和氦用气量的计算精度在10%以内：立式圆柱形真空绝热储箱，箱内装有气体扩散器防止挤压气体直接冲刷液面；储箱容积为25ft³，箱压为55～164lb/ft²（绝压），输出时间90～355s，室温下挤压，无液面晃动。