BOG再液化装置用低温容器径向支撑结构设计及热力耦合分析

支撑结构作为低温容器的关键部件,跨常温—低温温区工作,并承接充装低温液体的内筒体重量,其性能好坏很大程度决定了低温容器技术的发展。本文介绍BOG再液化装置用低温容器径向支撑的结构设计,并进行热力耦合有限元分析,得到工作条件下结构的热流密度场、温度场、应力场和位移场。结果表明:该径向支撑平均热流密度0.003 1 W/mm~2,玻璃钢管与KF真空内丝快装接头接触部位的温度已接近热端温度,可见绝热效果良好;最大热应力16.212 MPa,位于玻璃钢管的通气孔周围,满足强度要求;最大位移变形量0.001 7 mm,位于热端,在材料允许变形范围内。通过分析,验证了低温容器径向支撑结构的合理性,有效提升了低温容器的机械性能和绝热性能。     

基于有限元方法的L型低温管道传热及强度分析

为了研究HV-MLI低温管道各部件在复杂载荷作用下的强度,以某一型号水平-竖直走向的L型HV-MLI低温管道为例,建立了热-结构耦合分析有限元模型。计算得出各工况下的管道温度场分布,以及管道中内管、外管、热桥和绝热支撑上的应力分布情况。分析结果表明:管道的绝热设计满足使用要求,绝热支撑和热桥是外界热量漏入管道的主要途径;L型HV-MLI低温管道中内管与弯头的等效应力随内管内压的增加而增大。在实际使用过程中内管、外管、弯头、热桥等结构不易发生危险;层间剪应力过大是绝热支撑的主要破坏因素。     

低温阀门测试液氮储槽设计

介绍了DN15-DN400低温阀门性能测试测试系统中低温液氮储槽的设计研制方法,从低温储槽的绝热设计以及结构强度设计方面进行了详细介绍.低温储槽采用了新型的悬挂式结构,设计中采用ANSYS分析软件,对其在冷热交变下的应力变化以及结构强度进行了模拟,实际使用效果表明,低温液氮储槽完全达到设计要求.     

超轻反射镜串联柔性支撑结构优化设计

为了保证微型空间相机的超轻反射镜的面形精度和稳定性,提出一种串联双轴片式柔性支撑结构.以多工况下超轻反射镜面形为目标,应用集成优化方法对该支撑结构进行优化设计,并对优化后的结构进行重力和温度工况下的静力学分析,各工况下反射镜面形均方根值均在3.5nm以内,远优于设计指标.对研制的反射镜组件粘接强度进行校核,并对其动力学性能进行有限元分析和试验验证.结果表明,柔性支撑结构与反射镜粘接面积为1 138 mm~2,反射镜组件的X、Y、Z三向的一阶频率都在500Hz以上.有限元分析结果与试验结果的相对误差均在6.5%以内,验证了有限元分析模型的正确性,表明该串联双轴片式柔性支撑结构设计合理,集成优化方法可靠.     

基于有限元分析的低温绝热气瓶颈管的结构优化

颈管是低温绝热气瓶最主要的内支撑结构,起到连接内外容器的作用。颈管的支撑结构是低温绝热气瓶最危险的区域。为了对颈管的结构进行优化,本文主要从强度方面考虑,利用有限元软件ANSYS对具有不同尺寸参数颈管的低温气瓶建立模型,在分别受静载荷及2g的横向冲击载荷作用下进行热应力分析。采用无量纲参数d/D、L/H和Dr/D,分析颈管的直径,长度及加强板直径对最大应力的影响规律,为低温绝热气瓶的结构设计起到一定的帮助作用。     

高真空多层绝热结构的真空失效传热研究

针对两种高真空多层绝热结构进行传热性能研究，并与工程中常用绝热结构进行对比分析，对三种不同绝热结构分别以甲烷与空气作为破空气体进行抗热冲击性能试验。研究表明，相对于其他非冷凝气体，甲烷这类冷凝气体进入绝热夹层后会出现冷凝现象，冷凝现象会增加夹层内传热。气凝胶+纤维隔热纸+铝箔(新型绝热结构1)相对植物纤维纸+铝箔(新型绝热结构2)在同一真空失效气源条件下，能够有效降低气体蒸发速率峰值，降低程度约为25%至40%,降低真空失效后夹层漏热量约为30%至55%,且能够有效延缓气体峰值出现的时间。     

ITER CTB��������֧�Žṹ�봫����Ϸ���

根据ITER装置对CTB盒技术性能的要求,对CTB盒中冷屏的支撑部件进行了结构和传热的分析和设计。对结构形式的选择、结构强度的理论计算和支撑结构总的热损失进行了设计和计算,用ANSYS软件对该结构的非线性接触结构-热耦合问题进行了仿真分析。研究结果表明,球支撑结构既能够满足系统对支撑的结构安全要求,在有压接触情况下的漏热量符合ITER设计文集的规定。     

一种三级半导体制冷器失效分析研究

研究了一种用于冷却探测芯片的小型三级半导体制冷器的装配、调试失效因素,分析了工作状态下制冷器冷、热端装配结构与方式对制冷器制冷性能的影响,得出半导体制冷器的制冷性能随装配方式的影响规律,并提出了防止失效的方法,为该三级半导体制冷器的装配工艺设计提供了依据。     

基于方波脉冲外场的超冷原子-分子绝热转化

基于受激拉曼绝热通道技术,研究了方波脉冲外场下的超冷原子-双原子分子转化.运用绝热保真度的方法,详细分析了该原子-分子转化系统相干布居俘获态的动力学演化过程.研究发现,相干布居俘获态的最终绝热保真度随脉冲激光强度的变化呈现出大幅度的周期振荡.这表明本文所设计的方波脉冲方案与高斯脉冲方案相比具有明显的优势,可以在较小的脉冲激光强度下达到较高的绝热保真度并实现较高效率的超冷原子-分子转化.     

用一种新的装配方式制备单畴GdBCO超导块材

在顶部籽晶熔渗生长工艺(TSIG)的基础上,采用一种新的装配方式制备单畴Gd-Ba-Cu-O(GdBCO)超导块材,并对所得样品的形貌、微观结构以及超导性能进行了研究.结果表明,应用新的装配方式可以提高液相源块的支撑能力,有效避免样品在热处理过程中的倾斜或坍塌现象,从而提高了样品制备过程的稳定性和可重复性.此外,应用新的装配方式还有助于GdBCO样品的完整生长. 关键词： 熔渗生长 新的装配方式 GdBCO     

基于流动沸腾传热机理的分段式微通道结构优化研究

列车牵引变流器功率模块IGBT的散热问题近年来备受关注.本文以微通道内流动沸腾换热的"M"型曲线峰值点传热强化理论为依据,通过实验研究微通道长度和结构对冷板表面温度的影响,发现短通道能够有效控制通道内蒸汽干度水平,使得微通道冷板内以弹状流或薄膜环状流为主流流型,从而获得较高传热系数.在一定面积的冷板内设置短通道组合的分...     

热漏对换热器(火积)耗散最小化的影响

建立了存在热漏的换热器的传热过程模型.假定热流体与冷流体间的传热以及冷流体与外界环境间的热漏均服从牛顿传热定律,在冷流体净传热量一定的条件下,应用最优控制理论导出了换热过程(火积)耗散最小时热流体温度和冷流体温度的最优构型,并将最优路径分别与热流体温度一定和热流率一定的传统传热策略进行了比较.研究结果对于实际换热器的优化设计和最优运行具有一定的理论指导意义.     

基于平行流扁管吸附式制冷系统性能实验研究

设计了一种新型平行流铝扁管吸附床结构,搭建了吸附式制冷实验台。通过实验研究不同运行参数下的吸附式制冷系统性能差异,比较不同热源和冷源温度、换热流体流量下吸附式制冷系统COP的变化。结果表明,当冷、热源温度为10℃和60℃,换热流体流量为0.26 kg/s时,新型吸附式制冷系统COP达到最大值0.35。当冷源温度在20℃附近时,增大热源温度可有效提高吸附式制冷系统COP,并且换热流体流量越大,增加的幅度越明显;当换热流体流量在0.13~0.26 kg/s范围内时,系统COP随着冷源温度的增大剧烈下降,并且换热流体流量越小,下降趋势越显著;当热源温度在55~60℃范围内时,COP随着换热流体温度的增大明显增大,并且冷源温度越高,COP增大的趋势越明显。     

真空冷冻干燥机冷阱中的气体换热分析

从理论上分析了螺旋盘管式冻干机冷阱中气体的换热。对真空冷阱中处于滑流区的气体换热 ,应考虑温度跳跃和速度滑移对换热的影响。基于冷阱内表面定热流和恒壁温的假设 ,建立了相应的分析模型 ,导出了冻干机冷阱内处于滑流区的气体换热 Nusselt数表达式 ,认为随着冷阱压力的降低 ,换热 Nusselt数将不断减小     

螺旋折流片换热器壳侧传热与流动的数值模拟

提出了一种强化管壳式换热器壳侧传热的螺旋折流片式换热器新方案,该方案在部分管子上套上螺旋折流片,不仅强化传热,而且对相邻管子形成支撑;利用FLUENT流体计算软件对同心套管螺旋折流片式换热段的壳侧流场、温度场进行了数值模拟,并讨论了螺旋角对其强化传热和阻力性能的影响。结果显示螺旋折流片诱导的涡旋流动对于减薄边界层,促进近壁流体与主流区流体的动量和质量交换进而强化传热有明显的作用,传热系数可比光管提高约40％-100％,但其流动阻力也将增大。     

热声热机热声核内传热与流动特性实验研究

本文通过搭建扬声器驱动的热声热机可视化实验台,利用粒子成像测速仪(PIV)和红外热像仪得到冷、热端换热器间速度及温度场分布,对有无声场两种情况下热声核中速度及温度场的变化进行了实验研究。实验结果表明,外加声场改变了热声核中热对流的基本模式,增强了冷热端换热器间的换热能力,对热声核中的温度分布有着显著的影响。揭示了热声核中的流动与换热规律。     

非对称纳米通道内流体流动与传热的分子动力学

采用分子动力学方法研究了流体在非对称浸润性粗糙纳米通道内的流动与传热过程,分析了两侧壁面浸润性不对称对流体速度滑移和温度阶跃的影响,以及非对称浸润性组合对流体内部热量传递的影响.研究结果表明,纳米通道主流区域的流体速度在外力作用下呈抛物线分布,但是纳米通道上下壁面浸润性不对称导致速度分布不呈中心对称,同时通道壁面的纳米结构也会限制流体的流动.流体在流动过程中产生黏性耗散,使流体温度升高.增强冷壁面的疏水性对近热壁面区域的流体速度几乎没有影响,滑移速度和滑移长度基本不变,始终为锁定边界,但是会导致近冷壁面区域的流体速度逐渐增大,对应的滑移速度和滑移长度随之增大.此时,近冷壁面区域的流体温度逐渐超过近热壁面区域的流体温度,流体出现反转温度分布,流体内部热流逆向传递.随着两侧壁面浸润性不对称程度增加,流体反转温度分布更加明显.     

HL-2M装置第一壁传热结构设计及传热性能测试

在 HL-2M 第一壁传热结构设计中,利用导热管的轴向快速导热特性及较短的传热路径,将面对等离 子体的第一壁表面热量快速传至真空室内壁上。第一壁背板和真空室内壁上分别焊接导热铜块作为冷热连接端, 导热管嵌入其内,导热管与铜块之间增垫导热金属箔并用压板固定压紧,以增强接触界面传热。根据此传热结构 设计,设计加工了相应的传热性能测试试验件。通过对试验件进行传热性能测试及实验条件外推可知,试验件冷 热端面间的最大传热功率为 4kW,端面间最大对流换热系数为 6kW·m^‒2。     

多层多屏绝热液氦杜瓦传热分析

分析了不同液氦杜瓦结构,指出多屏多层的杜瓦的优缺点。通过对多屏多层绝热中不同传热方式的逐个分析,建立了一个理论传热模型。依照模型采用数值分析的方式,对多层层数为100层时的传热进行了分析,获得传导冷屏分布方式对传热流密度的影响曲线,并指出多层多屏分布的优化应同时考虑空间和温度两个因素。     

低温试验冷库传热系数的测量研究

简述了对于低温冷库传热系数测量所采用的一般方法,采用稳态法对一低温试验冷库进行了测量实验,然后通过非稳态积分法对试验数据进行验证。针对冷风机电机功率较大的特点,本实验采用变频器将电机功率调小,从而成功得出该低温试验冷库的传热系数。并与理论计算的数据进行对比,找出存在差别的原因。