低温装置中温度测量的热沉问题

文中讨论了低温装置中的热沉问题。为减少因电引线导热对温度计的热负荷 ,提高温度测量的精度 ,在温度计的引线中加入热沉将是非常必要而且有效的手段。文中解决了不同边界条件下所需的热沉长度的求解问题 ,并讨论了其实际应用     

低温绝对辐射计热沉的热特性分析

利用有限元软件对低温绝对辐射计热沉在测量过程中的动态响应进行了研究,分析了影响热沉平衡温度的关键因素和不同结构下热沉对应的温度变化,并对比了304号不锈钢、6061铝合金和无氧高导铜材料作为热链接时热沉的响应状态。结果表明,低比热容和低热导率的热链接材料是未来低温辐射计发展的首选。另外,对辐射计结构进行合理的调节可以实现对热沉平衡温度的有效控制。     

大型空间环境模拟设备热沉设计与研究

热沉是空间环境模拟器中的重要组成部分。文中就大型热沉研制过程中有关热沉理论计算、材料选择、热沉结构等方面作了介绍。     

气冷变截面电流引线优化计算方法

超导低温装置中的电流引线连接室温中的电源与超导单元,其漏热直接关系到低温系统的运行稳定与运行成本.本文对传统的气冷电流引线分段计算方法做了一定的改进,形成了气冷变截面电流引线优化设计方法.使用此方法为一个YBCO HTS带材临界电流测试装置设计了变截面电流引线.本文的设计方法为变截面电流引线的实际应用提供了一定的参考.     

HL-2M装置低温冷凝泵在抽气工况下的热负荷分析

采用理论计算和有限元实体模型的方法,对HL-2M装置低温冷凝泵及与其相连接的真空穿透结构进行了温度分布和液氦管热负荷分析。结果显示,低温冷凝泵中液氦管的热稳态热负荷为5.45W,粒子沉积的热负荷为75.68W,真空穿透部分的热负荷为5.04W。所得结果为后续的热应力分析、低温泵流速控制和低温系统的设计提供了参考。     

大型矩形铝冷屏研制

冷屏是加速器用低温恒温器重要的组件之一,大型恒温器采用铝制冷屏为安装调试提供了极大方便。本文阐述了加速器用低温恒温器大型铝冷屏的设计方法,详细介绍了冷屏的结构设计、热设计及数值模拟与计算,最后介绍了铝管与铝板的焊接结构设计,解决了铝管焊接在低温下容易产生低温冷漏的问题,为其它加速器低温恒温器冷屏设计和类似装置冷屏设计提供参考。     

HL-2M装置低温冷凝泵在抽气工况下的热负荷分析

采用理论计算和有限元实体模型的方法,对HL-2M装置低温冷凝泵及与其相连接的真空穿透结构进行了温度分布和液氦管热负荷分析。结果显示,低温冷凝泵中液氦管的热稳态热负荷为5.45W,粒子沉积的热负荷为75.68W,真空穿透部分的热负荷为5.04W。所得结果为后续的热应力分析、低温泵流速控制和低温系统的设计提供了参考。     

采用不同辐射换热模型对液氦传输管线的数值研究

低温传输管线是大型低温制冷设备中的关键部件之一,采用高真空多层绝热方式减少低温传输管线的漏热。基于Fluent计算平台,分别采用DTRM模型、P1模型、ROSSELAND模型、DO模型、S2S模型对真空环境下的液氦传输管线进行了数值模拟。对比解析计算解,确定了适合液氦低温管真空环境下辐射换热的计算模型,并利用S2S模型对低温传输管线的整体结构进行了模拟。模拟分析表明:S2S模型计算得到的管壁面辐射和温度场与解析解较为接近,更适合真空环境下的壁面辐射换热计算;支撑漏热为主要漏热,管壁面间辐射换热占总漏热量比例较小,整体漏热小于1W/m,满足设计需求。     

高功率半导体激光器微通道热沉的方案设计

 对用于高功率半导体激光器的叠片式微通道热沉进行方案设计,利用计算流体力学和数值传热学对各种方案进行数值仿真,研究了微通道的特征尺寸和流量等因素对冷却效果和流动阻力特性的影响,一般情况下,减小微通道的特征尺寸和增加冷却水的流量可以降低传热热阻,但增加了流动压力损失;另外对金刚石热扩散片（次热沉）的效果也进行了数值计算,计算结果表明:金刚石热扩散片在该类型问题中降低温度作用明显。     

高效微射流阵列冷却热沉的阻力特性

微射流阵列冷却热沉是利用射流冲击在驻点区能产生很薄的边界层来提高换热效率,合理的布置射流孔,可以极大的提高被冷却表面温度分布的均匀性。本次研究设计的热沉是5层结构的模块式铜微射流阵列冷却热沉(微射流孔直径d=0．15 mm),以氮气和去离子水为工质对阻力特性进行了实验研究,并与微射流阵列冷却热沉的理论计算进行了比较。结果表明,在微射流热沉中,热沉的实验压降值低于计算值,热沉总阻力主要是由局部阻力引起的,占到热沉总阻力的90％。     

Cryogenically Cooled CMOS

The factors affecting the feasibility of cryogenically cooled CMOS are reviewed. This approach becomes more attractive as CMOS feature sizes shrink below 250?nm where chip performance is limited by interconnect characteristics. The impact of interconnects is demonstrated using a methodology for estimating interconnect-limited CMOS performance. The cryogenic behavior of normal and superconducting interconnects is reviewed. Cooling the best normal interconnect metals such as Al or Cu to 77?K can produce 9×lower resistivity. High-temperature superconductors can produce lower resistance at GHz clock frequencies, but would be difficult to produce on low dielectric substrates compatible with silicon technology. Performance doubling has been demonstrated for CMOS circuits operating at liquid nitrogen temperature. Comparable performance improvements may be expected down to below 100?nm if process technology is adjusted appropriately. In addition, dramatic increases in DRAM storage times result from exponential decreases in subthreshold leakage currents. Circuit reliability should increase correspondingly, apart from hot-carrier induced degradation. Thermally efficient packages and refrigerators are required for cryogenic CMOS. Microchannel heat exchangers can produce thermally efficient cryogenic packages. However, thermodynamic limits to refrigerator performance may make operation at higher cryogenic temperatures more attractive.     

低温Yb:YAG放大器增益与热畸变特性实验研究

为了研究低温条件下Yb:YAG放大器的增益和热特性,搭建了一套液氮冷却的低温放大器,开展了实验研究。测量了不同泵浦强度下的小信号增益以及低温和常温下的介质热致波前畸变。结果表明:低温条件下,可以用更少的泵浦能量得到高于常温的增益;常温下泵浦电流200A、脉冲宽度1200μs的小信号增益为1.59;低温下泵浦电流200A、脉冲宽度400μs的小信号增益为1.82,光光效率显著提高。自发辐射放大(ASE)问题在低温下更加显著,采用短脉冲泵浦有利于降低ASE的影响。低温的热管理效果较常温有显著提高,可以在更高的平均功率下运行。     

Multifrequency Probe for Pulsed EPR and ENDOR Spectroscopy

The design, construction, and performance of a multifrequency pulsed EPR and ENDOR probe for use at cryogenic temperatures are described. Interchangeable resonators based on a folded strip line design allow variation of the resonance frequency over a range of 5-11 GHz. Variable coupling to the resonator is achieved capacitively via a simple mechanical adjustment which is thermally and mechanically stable. The entire assembly is robust and easily fabricated. Common methods of analyzing the resonator parameters such as the Q-factor and coupling coefficient are discussed quantitatively. Probe performance data and multifrequency pulsed ENDOR spectra are presented.     

空温式翅片管气化器结霜模型及数值模拟

以分形理论的DLA模型为基础,建立了空温式翅片管气化器深冷表面上霜晶生长的二维模型,模拟了深冷表面上的霜晶生长过程.采用计盒维数法对模拟出的霜晶生长图像进行了分形维数的计算,结果表明深冷表面上霜晶的分形维数较一般冷表面上的分形维数大,从而说明深冷表面上的霜晶具有更加复杂的结构,充满空间的能力更大.这对进一步理解空温式深...     

Synthesis,characterization, and thermal stability of SiO<Subscript>2</Subscript>/TiO<Subscript>2</Subscript>/CR-Ag multilayered nanostructures

The controllable synthesis and characterization of novel thermally stable silver-based particles are described. The experimental approach involves the design of thermally stable nanostructures by the deposition of an interfacial thick, active titania layer between the primary substrate (SiO₂ particles) and the metal nanoparticles (Ag NPs), as well as the doping of Ag nanoparticles with an organic molecule (Congo Red, CR). The nanostructured particles were composed of a 330-nm silica core capped by a granular titania layer (10 to 13 nm in thickness), along with monodisperse 5 to 30 nm CR-Ag NPs deposited on top. The titania-coated support (SiO₂/TiO₂ particles) was shown to be chemically and thermally stable and promoted the nucleation and anchoring of CR-Ag NPs, which prevented the sintering of CR-Ag NPs when the structure was exposed to high temperatures. The thermal stability of the silver composites was examined by scanning electron microscopy (SEM) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Larger than 10 nm CR-Ag NPs were thermally stable up to 300 °C. Such temperature was high enough to destabilize the CR-Ag NPs due to the melting point of the CR. On the other hand, smaller than 10 nm Ag NPs were stable at temperatures up to 500 °C because of the strong metal-metal oxide binding energy. Energy dispersion X-ray spectroscopy (EDS) was carried out to qualitatively analyze the chemical stability of the structure at different temperatures which confirmed the stability of the structure and the existence of silver NPs at temperatures up to 500 °C.     

超导涡流制动装置液氦容器设计及分析

液氦容器是浸泡式超导涡流制动装置稳定运行不可或缺的部件, 其漏热损耗和结构强度关系着内部超导磁体能否安全稳定的工作. 针对超导涡流制动装置的液氦容器的各类漏热进行了分析计算, 详细讨论了超导线圈励磁过程中对不同壁厚的液氦容器产生的涡流损耗, 并采用 Ansys 有限元分析软件对不同壁厚液氦容器的强度进行了计算, 结合漏热及强度计算结果获得了最优的液氦容器壁厚参数. 结果表明4 mm 壁厚下的液氦容器总漏热在励磁速度为90 A/s 时可达1 .87 W, 液氦容器在各类综合力作用下的最大应力为393 MPa, 最大变形为2.2 mm,可满足所选材料的漏热及强度需求, 为超导涡流制动器装置总体设计提供了有力保证.     

高真空多层绝热低温容器真空丧失后的传热研究

高真空多层绝热低温容器的绝热夹层发生完全的真空丧失事故后,由于自然对流换热的原因,其绝热夹层的漏热量会急剧增加.在搭建了高真空多层绝热低温容器完全真空丧失后的传热研究实验台的基础上,使用于燥氮气为破空介质、液氮为低温介质,进行了多次高真空多层绝热低温容器的完全真空丧失实验.重点研究了低温容器液位及绝热材料层数的变化对其...     

自然循环预冷和低温热管耦合系统的初步实验研究

介绍的高效低温传热方法主要包括 :自然循环冷却法和基于自然循环预冷及低温热管的高效低温冷却方法。自然循环冷却法的特点是在大温差条件下实现物体的快速冷却。一旦被冷却物体到达或接近低温液体的温度 ,将产生循环动力不足的情况 ,必须采用诸如气体引射或容器自增压等方法加以解决。而低温热管的特点在于能在小温差条件下 ,传递大量的热能。文中将自然循环预冷法及低温热管技术有机结合 ,综合自然循环和低温热管的优点 ,取长补短 ,既可以在很短的时间内使被冷却物体的温度降低下来 ,又可以保证被冷却物体的温度波动较小。文中还详细给出了基于自然循环预冷及低温热管的高效低温传热单元的设计及试验结果     

可连续控温低温吸收池的研制及其应用

自主设计了低温吸收池其温度可以从室温到100K之间连续调节,在可调节温度区间内可以稳定在任意一个目标温度,温度的稳定性为ΔT<±1K。对低温吸收池内部结构作了详细的说明,并对温度的稳定性进行测试。用于测量1.65μm处甲烷低温吸收光谱,给出6 039.70cm-1处甲烷在296,248,198和176K低温吸收光谱的特性,并根据可调节低温吸收池的温度可调节性测量了甲烷吸收光谱在6 039.657 9cm-1处的自加宽温度依赖系数n。     

X射线相衬成像法在线表征冷冻靶技术

阐述了冷冻靶类球面物体X射线相衬成像机理;Tracepro软件模拟研究证明了X射线相衬成像法能用于冷冻靶燃料层参数的表征;研制了在线表征冷冻靶的X射线相衬成像实验装置,利用该装置开展了二乙烯基苯泡沫球壳及实际氘氘冷冻靶的X射线相衬成像实验研究,获得了玻璃微球内氘氘冷冻层X射线相衬图像,成像分辨力达1.5 m;利用X射线相衬成像法可同时表征烧蚀球壳及冷冻燃料层,为惯性约束聚变实验提供冷冻靶参数。