奥氏体不锈钢深冷低温冲击试验方法研究

以液氦作为冷源,结合G-M低温制冷机,实现-196~-269℃深冷温度环境,探索深冷低温冲击试验方法。结果表明,试样从低温环境中取出后置于大气环境中,温度出现快速回升。对于不同试验低温,可采用不同方法进行试验。试验温度T=4.2K时,可采用制冷机预冷+液氦持续喷淋的方法进行降温。试验温度10≤T77K时,可采用玻璃容器填充气凝胶粉体对试样进行绝热保温处理;或根据试验温度以及回温测试结果,以一定的过冷温度补偿值保证试验温度。过冷温度补偿方法可满足常规冲击试验的要求,但需要相对较大的过冷温度补偿值;玻璃容器填充粉体包裹试样,可减缓试样温度回升,但对材料冲击吸收能量有一定影响,可用多试样冲击试验并进行修正以反映材料冲击韧性水平。     

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。     

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...     

激光显微共聚焦拉曼光谱仪变温系统的设计与研制

针对常规激光显微共聚焦拉曼光谱仪无法满足物质变温,特别是低温测试需求的问题,设计了适用于拉曼光谱仪的高精度变温系统。该系统采用GM制冷机作为制冷源,利用高纯无氧铜作为导冷介质,通过将GM制冷机的冷量传导至样品台,并利用控温仪进行温度控制,可以实现待测样品10 K-402 K范围的温度变化控制,控温精度高于0.008 K。相比于常规的低温测试设备,该系统无需采用液氮、液氦进行制冷,大幅降低了设备的使用及维护费用。同时,使用激光显微共聚焦拉曼光谱仪搭载该系统,成功获得了Si、V₂O₅等材料的变温拉曼光谱,验证了激光显微共聚焦拉曼光谱仪变温系统设计的可靠性。     

压缩空气蓄能系统应用于低温制冷性能分析

压缩空气蓄能系统(compressed air energy storage,CAES)是一种新型的蓄能系统,利用储存的高压空气的膨胀功和膨胀后的低温空气进行制冷.常规的空气制冷系统在制取-50～-100℃的制冷温度时具有较好的经济性能,本文提出将这种常规的空气制冷系统与压缩空气蓄能系统相结合形成一种新型低温制冷系统.文章讨论了此种低温制冷系统的组成形式和运行方式,并计算其运行性能,且与常规的空气制冷系统和蒸气压缩制冷系统进行了对比.结果显示该新型低温制冷系统在-50～-100℃制冷温度时,性能优于常规系统.     

气体轴承斯特林制冷机研究进展

气体轴承斯特林制冷机是相同制冷量下体积最小、重量最轻、效率最高和可靠性最高的制冷机。为了满足高温超导器件等电子器件对斯特林制冷机需求,开展了10W@77K气体轴承斯特林制冷机的性能和环境适应性研究。在此基础上,设计制作了-100~-20℃温区、5W@77K和15W@77K气体轴承斯特林制冷机样机并进行了测试。10W@77K制冷机在输入功率为166.1W时达到10.55W@77K(热端温度30℃),制冷系数达到6.35%,通过了高低温贮存、高低温冲击、高低温工作以及机械振动、机械冲击等环境适应性实验。-100~-20℃温区制冷机在150W输入功率下获得38W@-80℃的制冷量,制冷系数为25.3%。15W@77K制冷机在输入功率为260W时获得了15.6W@77K的制冷量(热端温度35℃),制冷系数为6%。5W@77K制冷机在输入功率为90W时获得了5.1W@77K的制冷量(热端温度35℃),制冷系数为5.67%。该系列气体轴承斯特林制冷机的良好性能和环境适应性使得其可广泛应用于超导接收前端、斯特林低温冰箱和小型液氮系统等场合。     

4~20 K 温区固体界面导热填料接触热阻实验研究

超导量子干涉仪、 超导光子探测器等深空探测器需要液氦温区制冷技术提供极低温温度, 固体界面接触热阻的存在会增大耦合界面温度差, 进而增加制冷机系统冷损. 为定量探究4~20 K 深低温区固体接触热阻, 采用GM 作为冷源, 设计了一台可同时调节压力和低温温度的固体界面接触热阻测试实验台. 利用感压纸进行接触界面压力校核, 并对温度重复性进行验证. 实验测试了不同导热介质填充情况下, 温度和压力变化时固体接触热阻的变化规律. 基于最小二乘法对实验数据进行半经验公式拟合, 获得4 ~20 K 温区不同压力加载条件下的接触热阻的定量参考.     

一种新型的低温恒温器

本文描述了一种适用于1K到300K的低温物理实验装置。它既可以作为液氦恒温器使用,又可以作为氦连续流动恒温器使用。如果用液氮作冷源,则可以获得77K到300K的温度。     

生物药品液氮辅助冻干机的设计与分析

随着生物技术的高速发展,多肽蛋白质类药物不断涌现,可应用于临床的多肽、蛋白酶、激素、疫苗、细胞生长因子等成为开发重点.为防止药品变性,目前广泛采用冷冻干燥法制备成固态药品.液氮冻干机,以液氮作为冷源,采用直接膨胀相变制冷的方式,解决了常规压缩机制冷的冻干机存在降温速率较慢、冷阱极限温度不够低等问题;同时也弥补了由于随着...     

利用液氮获得40K

本文叙述了以液氮作为冷源,用降低饱和蒸汽压(减压)的方法,获得77—40K温区。减压是借助于2X-8机械泵和分子筛吸附泵进行的。得到的极限温度为40.4K;相应的饱和蒸汽压为6×10~(-2)mmHg。     

20K氦气循环低温系统的研制北大核心

针对大冷量氦气循环低温系统的研制进行了论述,该系统由氦气循环、低温换热和监测控制三个单元组成。氦气循环单元为氦气提供循环动力,以及压力和流量的调节,氦气循环单元中的氦气压缩机由螺杆制冷压缩机进行改造,同时对螺杆压缩机的冷却、后处理进行了优化。低温换热单元为循环氦气提供冷源,该单元使用的冷源介质为液氮和液氦,先使用液氮对系统进行预冷,然后采取液氦进行降温。监测控制单元对系统中的温度、压力和流量测量点进行监测,上位机软件自动绘制温度和压力曲线,并对数据进行存储。     

20K氦气循环低温系统的研制

针对大冷量氦气循环低温系统的研制进行了论述,该系统由氦气循环、低温换热和监测控制三个单元组成。氦气循环单元为氦气提供循环动力,以及压力和流量的调节,氦气循环单元中的氦气压缩机由螺杆制冷压缩机进行改造,同时对螺杆压缩机的冷却、后处理进行了优化。低温换热单元为循环氦气提供冷源,该单元使用的冷源介质为液氮和液氦,先使用液氮对系统进行预冷,然后采取液氦进行降温。监测控制单元对系统中的温度、压力和流量测量点进行监测,上位机软件自动绘制温度和压力曲线,并对数据进行存储。     

绝热材料低温热导率测试系统设计及试验研究

设计了一套绝热材料低温热导率测试系统。该系统以G-M制冷机为冷源,采用稳态轴向热流法对G10材料的热导率进行了试验研究。结果表明:该系统使用温区广,在4K~300K之间;通过测试两种不同尺寸样品的热导率,得到测试误差在2.9%以内,说明了该系统对绝热材料热导率的测试是可实现重复性的。利用该低温热导率测试系统可对其他不可压缩绝热材料的热导率进行测量。     

用氦制冷机测量纯铜低温热导率

在纯铜低温热导率测量实验中原有实验装置利用液氮充当冷源,只能测量78 K到室温的纯铜的热导率. 新的装置改用氦制冷机,其测温范围的低温端可延伸至9 K. 测量结果的不确定度为3%.     

铜-康铜热电偶的低温不均匀性实验研究

从冰点到液氮温度的宽低温区内,对随机选取的铜-康铜热电偶进行了重复性精度标定.测试结果表明,多次断偶重复焊接行为将产生约0.272 mV的标准差.这意味着在液氮条件下,温度测量过程的最大误差将达8.98 ℃.所以,对现场、尤其对深冷区的现场进行精确测温实验中出现的断偶故障,重新焊接后必须重新标定才能继续使用.     

ZM3000光学遥感器空间环境模拟试验设备研制

为考核光学遥感器在空间环境中各项功能的适应性,确保在空间环境条件的有效性和可靠性,作者研制了ZM3000光学遥感器空间环境模拟试验设备。研制内容包括:内径为Φ3000mm、直段长为5000mm的卧式圆柱体真空容器;不锈钢管与铜翅片焊接成的管板结构热沉;无油真空抽气;最低温度达80K的单相密闭液氮循环流程;温度范围为-60℃至+100℃的机械制冷与红外加热调温热沉;数据采集与控制管理等分系统。结果表明:该设备满足了光学遥感器在地面进行空间环境模拟试验和光学性能测试的要求。     

液氮温区下应变式位移传感系统测量性能的研究

文中研究了一种应变式位移传感系统在室温和液氮温度下的静态传输特性。实验结果表明,该系统在液氮温区下具有良好的输出特性,系统非线性度低于1%,滞环率低于5%,其灵敏系数与温度相关,293K和77K温度下的灵敏系数分别为-0.3654mV/V/mm和-0.3886mV/V/mm。实验结果为该位移传感系统在低温环境中的应用提供了一定基础。     

超导磁体预冷回热组件设计与动态模拟

为满足强流重离子加速器装置(HIAF)中各类超导磁体300～80 K的预冷需求,设计一套液氮为冷源、氦气为循环介质的预冷回热组件。采用Aspen HYSYS对预冷回热组件300～80 K降温过程进行动态模拟,分析了组件模式切换时三种典型工况下系统的瞬态热工水力特性。结果表明预冷回热组件在最大流量30 g/s时可实现温度300～80 K连续可调,调节精度优于±3 K,可为HIAF各类磁体测试提供稳定可靠的冷源。     

太赫兹硅雪崩渡越时间二极管低温特性研究

本文给出了准确描述硅雪崩渡越时间二极管工作特性的大信号仿真模型,研究了影响硅雪崩越时间(IMPATY,Impact Avalanche Transit Time)二极管工作状态的离化率和饱和漂移速度,考虑Si-IMPATT二极管热限制的条件下,计算了二极管的最大工作电流.通过大信号仿真分析,我们得到如下结果:(1)随着温度的降低,二极管输出功率提高;(2)随着温度的降低,二极管工作频率向高端偏移,本文还建立了液氮制冷环境下IMPATT振荡器的测试系统,与常温工作相比,77K低温环境下IMPATT二极管的输出功率提高了47.8%,频率也向高端偏移了6.3%,实验结果与仿真预测一致.     

压缩式热泵膜蒸馏系统的分析与实验研究

本文将探索应用减压膜蒸馏技术制取纯净水,同时采用压缩式热泵回收水蒸气冷凝潜热用于加热原料液,以提高能源利用率的可行性。压缩式热泵系统以R142b为工质,在热源(原料液)温度为55~65℃、冷源(水蒸气)温度为30℃-50℃的条件下,系统的COP可达3.0以上,系统单耗173 Wh／kg。与TIMES相比,不仅提高了产水率,而且明显降低了系统的单耗。指出了进一步降低制冷温差,提高系统运行经济性的技术途径。