一种用于CD高温超导电缆的过冷液氮低温系统

介绍了安徽万瑞冷电科技有限公司研制的首条冷绝缘(CD)型10m/35kV/2kA高温超导电缆过冷液氮低温系统。系统主要由泵箱、冷箱、输液管道、液氮储槽及监控系统组成。该系统由G-M制冷机提供冷量,低温液氮泵提供循环动力,过冷液氮为闭循环介质。给出了过冷液氮低温系统调试运行结果。     

浮力式低温液位计的设计原理及运行工况分析

全超导磁约束核聚变实验装置EAST的13对磁体电流引线全部采用高温超导(HTS)。为保证其安全运行,特为其液氮储槽设计制作了浮力式液位计。经过几轮物理实验,证明这种深冷液位计能较准确地监视HTS电流引线液氮储槽的液面,从而保证HTS电流引线的安全运行。文中介绍浮力式深冷液位计的设计原理及其运行工况。     

离心式冷压缩机设计及液氮低温实验

在大型氦制冷装置中,通过离心式冷压缩机来获得过冷氦和超流氦在国际上已经成为了主流趋势。为了改善EAST系统现有的过冷氦系统,等离子体物理研究所设计了冷压缩机来替代油环泵系统。介绍了离心式冷压缩机的叶轮设计,以及在低温环境下的特殊的绝热结构,并针对自主设计加工的冷压机,在液氮温度下进行了低温测试,获得离心式冷压缩机的喘振曲线。     

低温制冷机与ZBO存储系统耦合数值模拟

介绍了基于低温液体压力控制技术搭建的一套小型实验装置,并针对实验中的一项关键内容-低温制冷机与零蒸发(ZBO)存储系统耦合建立了采用CFD软件的数学模型.根据实验装置中的已知参数以及设计计算结果,模拟了制冷机关闭状态下不同时刻液氮贮箱内流体分布、制冷机开启状态下分别采用紫铜箔与高温热解石墨传热元件时,低温贮箱内流体及导热带上温度分布情况.由模拟结果得知,石墨比紫铜具有更强的冷量传输能力,使贮箱内液氮温度和压力更低,体现了高效耦合性,从而在理论上验证了采用石墨传热元件的可行性.最后针对实际情况,提出了石墨与铜导热带相结合的传热结构.     

超导磁体螺栓结合面低温振动特性研究

振动特性对于超导磁体的各类工程应用具有重要意义, 螺栓法兰盘连接是超导磁体系统的一种常见的支撑结构类型, 然而螺栓结合面在低温条件下振动特性的相关研究目前尚少见报道. 本研究中设计加工了简化的连接结构, 在室温和液氮温度对其螺栓结合面进行振动特性的测试分析. 接下来, 采用集中质量法进行建模, 并利用振型、 频率与质量矩阵、 刚度矩阵的关系求解了不同螺栓预紧力情况下的刚度矩阵, 得到了系统总刚度和结合面刚度. 使用上述方法对振动测量数据计算发现, 该结构的系统总刚度与结合面刚度都随着预紧力增大而增大, 同时液氮低温条件可使系统总刚度和结合面刚度进一步增大.     

基于ADS的2.25GHz低噪声放大器的设计与制作

首先介绍用ADS软件仿真设计S波段低噪声放大器的方法,在仿真过程中,采用带封装模型的原理图-版图联合仿真的方法;然后对制作出的放大器在工作频段2.15—2.35GHz内测试,测试结果和电路仿真结果基本一致:输入输出驻波比均小于1.2,增益达到25dB,且带内增益波动为±0.4dB,噪声为0.7dB;最后对放大器进行了低温(液氮环境)测试,结果表明该放大器在低温下也能正常工作。     

低温压力传感器校准装置研制

介绍了一种能在试验室中对低温压力传感器进行校准的装置系统,该装置采用液氮为冷源的制冷方式,提供了温度79~150K连续可调,控温精度不大于±2K的校准环境。对该校准装置的系统流程以及设计原理做了详细的阐述和介绍。     

Delta波荡器传导冷却的热分析与实验研究

波荡器是同步辐射光源中产生X射线的关键设备,低温型Delta波荡器可明显提高镨铁硼永磁铁的峰值场强和内禀矫顽力,进而有效抵抗辐照环境下的磁场退化。为了使永磁阵列进入液氮温区,提出了磁铁干式传导冷却方案,设计了干式低温恒温器结构,利用数值模拟完成了热力学分析优化,并搭建实验台进行了降温测试。结果表明,Delta波荡器可通过单台小型低温制冷机传导冷却进入低温状态,并突破常压饱和液氮温度,最低达到40 K,四个梁的最大温差约1 K,达到温度均匀性要求,并将磁场强度提高20%以上。低温型Delta波荡器模组达到设计指标,验证了波荡器干式传导冷却方案的可行性,对低温型波荡器的研发设计具有重要意义。     

多用途磁测量恒温器及性能研究

本文介绍了一种磁测量低温液氮恒温器的结构、特点,以及致冷量、样品室最低工作温度等物理参数的理论与实验结果,为改善低温磁测量恒温器的性能,扩展其用途揭示了新的途径.     

MOFs材料低温储氢性能测试装置用温控系统设计

设计了一套温控系统,用在金属有机骨架(MOFs)材料低温储氢性能测试装置上.测试装置以循环液氮作为冷源.根据测试装置内的温度信号,温控系统利用PID温控仪,并结合继电器对加热丝的加热量进行调节,满足测试装置所需的温度范围,并能恒定在某一测试温度下.所设计的温控系统可以实现低温宽温区范围内的连续调节,且系统简单、操作方便...     

低温容器夹层真空度对内罐压升率的影响研究

针对低温容器夹层真空失效工况,建立了低温容器夹层真空度与通过内罐壁面热流密度的理论模型,结合ANSYS-FLUENT软件对某立式低温容器内的液氮蒸发过程进行了仿真模拟,研究了初始充满率为50%时,低温容器内罐空间温度及压力随夹层真空度变化的规律。结果表明,随着夹层真空度降低,通过低温容器内罐壁面的平均热流密度增大,内罐中液体温度升高速率增大;当夹层真空完全失效时,内罐压升率分别是夹层真空度为10-3 Pa、1 Pa和10 Pa时的10.4倍、5倍和1.2倍。     

Mechanistic modeling of destratification in cryogenic storage tanks using ultrasonics

Stratification is one of the main causes for vaporization of cryogens and increase of tank pressure during cryogenic storage. This leads subsequent problems such as cavitation in cryo-pumps, reduced length of storage time. Hence, it is vital to prevent stratification to improve the cost efficiency of storage systems. If stratified layers exist inside the tank, they have to be removed by suitable methods without venting the vapor. Sonication is one such method capable of keeping fluid layers mixed. In the present work, a mechanistic model for ultrasonic destratification is proposed and validated with destratification experiments done in water. Then, the same model is used to predict the destratification characteristics of cryogenic liquids such as liquid nitrogen (LN₂), liquid hydrogen (LH₂) and liquid ammonia (LNH₃). The destratification parameters are analysed for different frequencies of ultrasound and storage pressures by considering continuous and pulsed modes of ultrasonic operation. From the results, it is determined that use of high frequency ultrasound (low-power/continuous; high-power/pulsing) or low frequency ultrasound (continuous operation with moderate power) can both be effective in removing stratification.     

低温储罐气相空间漏热的理论研究

低温液体在储罐内的无损储存时间是低温储运过程中非常值得关心的一个问题,而漏热量的准确确定是预测无损储存时间的关键因素。使用了大空间自然对流换热模型,对气相空间的漏热进行了研究,在此基础上,提出新的无量纲数G l。并在总结分析的基础上给出了适合工程应用的气相漏热计算公式和气相漏热实用估算表。     

国外低温液体无损储存的研究进展

无损储存过程是低温液体储运过程中的一个重要问题,国外从20世纪50年代就已经开始了低温液体无损储存的研究。综述了国外低温液体无损储存的实验及理论研究,对研究对象、新提出的观点、采用的模型和得到的重要结论进行了总结。并对未来低温液体储存研究的发展方向进行了展望。     

真空绝热板在大型低温储罐上的应用

真空绝热板(VIP)由于其优良的绝热性能,已经在许多领域得到了广泛的应用,但在大型低温储罐上的应用并不多见。基于这一现状,从绝热效果、技术性以及经济性等方面,论述了真空绝热板在大型低温储罐中应用的可行性。分析表明,真空绝热板可以提高大型低温储罐的绝热效果,降低储罐建造难度和绝热层施工难度,而且还减少了绝热层厚度,降低了绝热成本,可以在大型低温储罐中逐步推广应用。     

低温液体无损贮存压力升高的实验与计算

准确、简单地预测低温液体无损贮存时的压力升高具有重要的实用价值。对一低温容器利用液氮为介质进行了多次无损贮存实验,利用多元线性回归方法对实验数据进行分析和检验。分析表明无损贮存时间、初始充满率对压力升高的影响较大,而环境温度的影响可以忽略,并拟合出了压力升高的计算公式。计算结果和实验结果在很大范围内能够较好地吻合。该种计算方法在预测低温液体无损贮存压力升高时有较高的准确性与可靠性。     

微重力下低温贮箱压力控制技术进展

针对微重力下低温贮箱压力升高的问题,简要介绍了几种常用的低温贮箱压力控制的方法及原理,讨论了它们各自存在的问题,并简要展望未来低温贮箱压力控制技术的发展方向。文章指出,未来研究重点在于将主动制冷与被动绝热相结合,实现零蒸发贮存的热转移技术。     

高温超导体磁悬浮轴承在低温液体泵中应用的可行性分析

目前低温液体泵用轴承一般为机械轴承,由于机械磨损其工作寿命有限;工作在低温环境下,该轴承润滑条件恶劣,不能满足高转速、重载荷条件下的长期连续应用.高温超导体磁悬浮轴承则直接工作在低温条件下,没有机械接触且无源自稳定,是代替机械轴承的一种选择.近年来关于高温超导磁悬浮轴承的应用研究很多,其承载能力等性能参数提升很多,并在...     

Transient thermal analysis of a cryogenic oxidizer tank in the liquid rocket propulsion system during the prelaunch helium gas pressurization

The transient thermal behavior in the cryogenic oxidizer tank for the liquid propulsion system of the KSLV-I satellite launching space vehicle is theoretically investigated for the pressurization process by gaseous helium injection followed by the readiness check stage. The numerical model is established using the transient mass and energy conservation of oxygen/helium mixtures both in ullage and liquid regions. At the liquid-gas interface, various modes of heat and mass transfer are considered, including the liquid evaporation and the helium absorption. The present study focuses on the effects of the increasing pressurization level on some of important properties that should be considered in the propulsion system design, such as tank pressure, ullage gas temperature, and evaporation of liquid oxygen. Particularly, the tank pressure drop after the pressurization is investigated in the proposed design of propulsion system. Also, the effect of the initial loading of liquid oxygen in the oxidizer tank is studied and discussed. As for the helium absorption into the liquid region, its mass is negligibly small and it should not be the concern in design and operation of the oxidizer tank system.