【摘 要】
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本文计算模型为中国科学院理化技术研究所研制的10kW@20K氦制冷机低温卧式冷箱.根据氦制冷机流程要求,低温冷箱内需要放置低温换热器等四个设备(总重量达4.8吨),这些设备的温度都远远低于室温,最低温度达19.5K,因此,为防止冷量损失,需将这些设备用一组合支撑悬空支撑在卧式冷箱容器内.组合支撑不仅具有支撵作用而且还承担隔绝来自室温容器的热量传递到低温设备的功能.本文基于Solidworks si
【机 构】
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中国科学院低温工程学重点实验室(理化技术研究所),北京100190;航天低温推进剂技术国家重点实验室,中国科学院理化技术研究所,北京100190
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本文计算模型为中国科学院理化技术研究所研制的10kW@20K氦制冷机低温卧式冷箱.根据氦制冷机流程要求,低温冷箱内需要放置低温换热器等四个设备(总重量达4.8吨),这些设备的温度都远远低于室温,最低温度达19.5K,因此,为防止冷量损失,需将这些设备用一组合支撑悬空支撑在卧式冷箱容器内.组合支撑不仅具有支撵作用而且还承担隔绝来自室温容器的热量传递到低温设备的功能.本文基于Solidworks simulation软件对冷箱容器及组合支撑的应力分布及位移进行了模拟计算,结果表明:组合支撑和冷箱容器的最大应力满足应力范围要求,冷箱容器最大应力出现在冷箱简体的近颈管区域,最大位移发生在颈管法兰中间区域;组合支撑最大应力出现在总支撑架一侧,最大位移发生在设备三支撑架上.对组合支撑导热漏热的模拟分析表明,总导热漏热为198.83W,温度最低的设备三支撑漏热为18.2W,仅占设备三换热量的0.01％.其分析结果对10kW@20K氦制冷机低温卧式冷箱的结构设计起到了重要作用.
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为了研究和发展氦透平膨胀机,中科院理化技术研究所近期搭建了一个大型氦透平实验平台.本文以该制冷机系统为蓝本建立了各关键部件的动态仿真模型并进行了数值模拟.通过系统降温过程的数值模拟与实验数据的对比,验证了模型的可靠性和准确性,并为研究系统的运行特性提供了参考.
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