ITER组件冷测试系统分配阀箱设计及热力学分析

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kjm
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本文以900w@4.5K低温超导测试系统为背景,以该系统内的低温分配阀箱子组件为研究对象,对分配阀箱内部的各子组件进行设计及选型。具体包括分配阀箱真空室的结构设计、冷屏的设计、低温液体储槽组件设计以及孔板流量计、喷射器、低温阀门和管道的设计及选型。   首先对分配阀箱真空容器进行结构设计,包括上简体组件、中简体组件以及下简体组件,重点对上简体组件的加强筋进行设计。对几种不同的设计方案采用有限元分析软件Ansys分别进行应力场分析,以校核设计强度是否满足要求。最终本文设计了一种采用槽钢和不锈钢块结合的形式对上盖板组件进行加强。   其次对阀箱内部的铝制冷屏进行设计。对冷屏外加多层绝热的辐射热负荷进行理论计算,将其作为有限元分析的热流边界。通过Ansys分析知道,对于部分冷屏采用盘管液氮迫流冷却,部分冷屏采用传导冷却的形式,其冷屏最高温度不超过80K。表明该设计能够满足要求。同时对冷屏进行应力和变形分析,给出了分析结果。   接着对分配阀箱内部的低温液体储槽组件进行设计。包括对低温液体储槽以及储槽内部的盘管换热器进行设计。对低温液体储槽采用设计手册初步设计和有限元分析校核的方法。对盘管换热器采用一维流动换热模型进行计算,利用Fortran语言进行计算程序的编写,并给出了设计结果。   最后对分配阀箱内超临界氦用孔板流量计进行设计。对喷射器进行了不同工况下喷射系数的计算,给出了不同工况下喷射器所能达到的最大喷射系数值。依此结果可以进行喷射器的具体尺寸设计。对低温阀门和管道遵循相应的选型标准结合自身工况进行选型,给出了选型结果。
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