【摘 要】
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高温超导自主悬浮提供了一种无需控制、结构简单的非接触支撑方式,对于低温系统而言可以取代传统的机械支撑结构,从而进一步减少直接的热传导漏热,这样有利于进一步简化低温系统结构,而且有利于提高低温系统工作的稳定性.本文首先阐述了超导磁悬浮的基本原理和典型结构,介绍了超导磁悬浮应用于低温工质存储、输运的三个典型案例,讨论了应用超导磁悬浮后的低温工质储运系统的典型结构特点和关键技术,给出了初步的应用效果.最
【机 构】
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北京航空航天大学,北京,100191 中国电力科学研究院,北京,100192
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高温超导自主悬浮提供了一种无需控制、结构简单的非接触支撑方式,对于低温系统而言可以取代传统的机械支撑结构,从而进一步减少直接的热传导漏热,这样有利于进一步简化低温系统结构,而且有利于提高低温系统工作的稳定性.本文首先阐述了超导磁悬浮的基本原理和典型结构,介绍了超导磁悬浮应用于低温工质存储、输运的三个典型案例,讨论了应用超导磁悬浮后的低温工质储运系统的典型结构特点和关键技术,给出了初步的应用效果.最后,总结和展望了超导磁悬浮应用于低温工质存储系统的发展前景,同时简要归纳了超导磁悬浮系统面临的主要技术问题.
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低温传输管线是大型低温系统的关键部件之一.其绝热性能直接关系到大型低温系统的热力学性能.基于低温液体蒸发法,建立了低温传输管线绝热性能试验平台.该平台由平台接口、液氮加注系统、流体管理系统、复温换热单元、测量系统和数据采集系统等部分组成.该平台不仅可以用于测试不同绝热结构的低温传输管线的绝热性能,而且可以用于测试包括杜瓦、液氮储罐等在内的真空绝热深冷压力容器(储运液氢介质的除外)的绝热性能.
氦制冷机对氦气具有很高的纯度要求,低温吸附器为低温系统中的重要部件,而20K以下温区的低温吸附数据较为缺乏,这对低温吸附器的设计带来不便.本文以现有吸附数据设计了10K,9.97bar下的低温吸附器,并建立了等温、等速、非线性等温线的吸附数学模型,研究了氦制冷机低温吸附器中杂质气体的动态吸附行为,获得了氦源气中微量氢气的吸附穿透曲线,为低温吸附器设计提供了重要数据.
气冷屏绝热与SOFI/VD-MLI组合而成的气冷屏复合绝热作为飞行器低温推进剂贮箱新型高效热防护技术,可进一步将飞行器地面阶段、空间阶段低温推进剂贮箱漏热量降到最低.本文从能量守恒推导了气冷屏复合绝热中屏温与屏位数值计算关系,并在此基础上根据漏热量最小原则对气冷屏复合绝热的屏位进行了优化.结果表明,地面阶段气冷屏置于SOFI与VD-MLI之间时,气冷屏复合绝热效果最优;空间阶段气冷屏置于VD-ML
对双声源驱动热声系统内的热声核段建立了流固耦合模型.模拟观察了在双声源可调声场下热声核内产生的制冷效应,分析了不同运行参数,包括驱动频率、驱动比对热声核换热效应的影响.给出了系统热声核内的基本声场及换热特性,并对比了不同温度下板叠末端涡结构的变化规律.结果表明,驱动比能够显著改变热声核内的换热分布,驱动比大于0.5％时产生了换热场变形现象,同时频率的增大会使热声核的熵产增加.
R290作为天然工质,因其环境友好性和出色的制冷能力被用做可替换的制冷剂之一.在制冷设备中要设计和开发以R290为制冷剂的高性能蒸发器需要依靠精确流动沸腾传热数据,因此关于R290的流动沸腾传热研究也日益受到重视.本文收集了R290在管径1.5-8mm中,干度范围0-0.9,质量流率范围49-500kg/m2s,热流密度范围10-180kW/m2,和饱和压力范围为0.1-1.5MPa下6个独立流动
在低温温度测量过程中,低温温度计的安装热阻是评价温度计安装方式好坏的重要指标.由于安装热阻的存在,在温度测量过程中温度计产生的自热效应会在温度计与被测物体之间形成较大的温差,从而影响测量结果的准确性,这一点在高精度低温温度测量过程中显得尤为突出.本文在双电流自热效应模型的基础上,建立了温度计安装热阻的测量模型,开展了相应的实验研究,对温度计的安装热阻进行了测量并对其测量不确定度进行了评估.测量结果
中船重工鹏力(南京)超低温技术有限公司(以下简称“中船重工鹏力超低温”)于2010年成功研自主制出4.2K温区系列GM低温制冷机及氦气压缩机.在此基础上,成功研制了以GM低温制冷机为核心的低温恒温器,气体的分离、纯化与液化系统,高稳定性低温系统等多系列的低温应用装置,解决了国内众多研究所、高校和企业对GM低温制冷机和低温装置的需求.
在之前旋转永磁体室温复合磁制冷机的研究基础上,提出了高压斯特林制冷机复合磁制冷的研究方案.在旋转永磁体复合高压斯特林制冷机的实验中,经过对高压斯特林制冷机的不断改进使得复合磁制冷机能够达到预计的实验目的.改进之处有:1.在热端水冷器和连接管路之间添加渐变管,起到气体导流的作用从而改善系统制冷性能;2.回热器管路过长,通过法兰将回热器与热端水冷器和冷端换热器直接相连,减少死体积,改善回热器性能.实验
德国卡尔斯鲁厄核能研究中心300W@1.8K氦制冷机(以下简称MG300氦制冷机)改造的第一步,是恢复其3.5K/4.5K制冷能力,作为超导线圈测试用制冷机.本文分析了MG300氦制冷机已有的流程,基于EAST低温系统的国产螺杆压缩机性能参数基础上,完成了MG300-I氦制冷机的制冷循环设计,提出了3.5K制冷模式、4.5K制冷模式和液化三种基本的稳态运行模式作为MG300-I氦制冷机的基本运行模
国内成功研制出第一台10KW@20k的大型氦制冷机,此系统日耗电量高达16800kW·h,因此对其进行优化设计以达到节能就显得尤为重要.本文采用c++编写程序实现制冷机的热力学过程,同时与matlab编写的遗传算法接口相连,通过以制冷量和系统(火用)效率的加权值为优化目标实现对流程主要参数的优化,结果表明,基于遗传算法的优化过程可以快速高效搜索到全局最优解,对大型低温流程的优化具有重要意义.