超导体在低温液体泵中的应用研究与发展现状

由于低温液体泵固有的低温工作环境可为超导材料提供冷却条件而省去制冷系统,将超导材料应用于低温液体泵具有显著优势。本文针对高可靠性低温液体泵在低温流体输送中的应用需求,介绍了传统低温液体泵的应用背景及其存在的问题; 总结了国内外超导技术应用于低温液体泵的研究现状,详细讨论了低温泵用超导电机、低温泵用超导磁悬浮轴承和其他结构超导低温泵的研究热点和发展趋势; 在此基础上,提出一种轴向磁通盘式电机驱动的超导磁悬浮低温潜液泵。其离心泵叶轮和盘式电机转子在超导磁悬浮轴承系统的悬浮支撑下可实现无接触转矩传动和无摩擦旋转运行,该新型结构超导磁悬浮低温潜液泵在结构上具有独特优势,其研发对推动超导低温液体泵技术具有促进作用。     

低温泵用椰基活性炭材料的选择和比较

为了选择用于核聚变研究领域中在氢、氦气环境下的低温吸附泵所用的吸附剂,在初步筛选基础上,比对了4种椰基活性炭材料。采用扫描电镜对材料微观结构进行了扫描,用比表面积及孔径分析仪测定了等温吸附性能,最终获得了活性炭样本的比表面积、微孔比表面积份额、不同孔径所对应的孔容等性能数据;通过对实验结果的比对分析,为筛选适用于核聚变研究环境下低温吸附泵使用的吸附剂材料,提供了重要的实验数据。     

低温泵用椰基活性炭材料的选择和比较

为了选择用于核聚变研究领域中在氢、氦气环境下的低温吸附泵所用的吸附剂,在初步筛选基础上,比对了4种椰基活性炭材料。采用扫描电镜对材料微观结构进行了扫描,用比表面积及孔径分析仪测定了等温吸附性能,最终获得了活性炭样本的比表面积、微孔比表面积份额、不同孔径所对应的孔容等性能数据;通过对实验结果的比对分析,为筛选适用于核聚变研究环境下低温吸附泵使用的吸附剂材料,提供了重要的实验数据。     

HL-2M中性束低温泵管路的流阻计算

中性束注入是HL-2M装置最有效的辅助加热方式之一,而中性束低温泵是为了保证整个中性束系统能够工作在更好的状态。分别用解析计算和Flowmaster数值计算方法对HL-2M中性束低温泵管线的流阻进行了计算,并对两种计算结果进行了比较,为HL-2M低温系统的设计提供一定的依据。     

低温泵抽气性能测试平台的抽速测量不确定度研究

抽速是决定低温泵抽气性能的关键参数,高质量的抽速测试结果可有效指导低温泵的工程设计与实验运行。介绍了低温泵抽气性能测试平台的组成和抽速测量的基本原理,分析了压力和充气量的不确定度分量来源,研究了各不确定度分量的估计与合成,确定了低温泵的抽速测量不确定度,给出了抽速测量结果的完整表述,探讨了降低抽速测量不确定度、提高测量结果质量所采取的措施。研究结果对合理配置低温泵抽气性能测试平台、优化实验方案、提高抽速测量结果可靠性有指导意义。     

HL-2M托卡马克装置低温液氦系统的初步设计

根据中国核聚变研究的发展需要,核工业西南物理研究院正在建造HL-2M托卡马克装置作为等离子体物理和受控聚变工程技术研究的实验平台。依计划,HL-2M装置将采用低温液氦系统为三台中性束低温泵、两台环形低温泵以及一套电子回旋共振加热系统提供共500W@4.5K的冷却。该低温系统由氦液化车间,氦回收纯化循环系统和低温用户的供给分配系统三部分组成,将兼顾超临界氦冷却模式和迫流冷却两种模式。由于每个用户都有特殊的工作要求,除电子回旋共振加热系统外,该系统为每个用户配置了独立的复合传输管线和低温分配阀箱,以减少用户间的互相干涉,确保低温用户安全稳定的运行。文中对此低温系统进行了分析研究并作出初步设计。     

NBI综合测试台后低温冷凝泵热负荷分析与计算

NBI综合测试台的建立,是为了对未来用于EAST装置的中性束注入器(NBI)进行性能测试并进行相关物理实验。低温冷凝泵是为NBI提供稳定的动态真空环境的重要部件,低温泵的工作状况直接关系到束的传输效率。结合后低温冷凝泵的工作情况,对其进行了热负荷计算,并对影响热负荷的一些因素进行了分析,为后续的热应力分析和低温系统的设计提供参考。     

低温离心泵的二维流场数值模拟及分析

低温离心泵是使用于低温工况下的离心泵,它具有尺寸小、转速高、升压高等特点。文中使用fluent软件,对自主设计的低温泵内流体的流动情况进行了数值模拟。通过划分计算区域、选择合适的计算网格、采用合理的湍流模型和边界条件等方面的处理,得到了一种模拟值与设计值比较吻合的数值模拟方法。利用数值模拟方法真实反映了低温泵内部的复杂流动,验证了泵的传统理论设计方法对于低温工况的适用性,并为低温泵内流道的设计、改进提供了理论依据。     

金属有机骨架材料MOF -5宽温区储氢性能模拟研究

金属有机骨架材料(MOFs)是一种新型的储氢材料,对氢气的吸附存储有较大的潜力.文中对MOF -5材料在低温至常温宽温区(77K～300K)范围内的吸氢性能展开理论研究.采用巨正则系综蒙特卡罗方法(GCMC)模拟不同温度和压力下氢气在MOF -5材料中的吸附等温线,并结合吸附位点来分析MOF -5材料在低温宽温区范围内...     

高比表面积金属有机骨架材料(PCN-61,PCN-66)储氢性能研究

应用巨正则蒙特卡洛方法,研究了PCN-61和PCN-66两类金属有机骨架材料的储氢性能;采用Horvath-Kawazoe(HK)微孔分析方法,分析了两类金属有机骨架材料的孔径分布.研究结果表明:在低温77 K,120个大气压条件下,PCN-61和PCN-66的质量储氢密度可达6.2%和7.0%.低压吸附阶段,两种材料的储氢性能差别不大,随着压力的增加,由于PCN-66具有更多大于8的孔径,因此在增压吸附过程中PCN-66表现出了更好的吸附能力.