基于修正克劳特循环的氦液化装置研制

为满足稳态强磁场实验装置(SHMFF)日益增长的液氦供应需求,研制一台基于两级串联透平膨胀机修正克劳特(Claude)循环且带有液氮预冷的氦液化装置。完成了氦液化流程设计及冷箱系统集成,并对降温液化过程进行测试与分析。结果表明,两级透平膨胀机能够稳定运行于额定转速,氦液化装置在降温15 h时进入液化阶段,在产液4.5 h后能达到100 L/h的液化速率,满足设计要求。     

基于模型预测控制的低温控温策略设计及实验验证

低温温度计的标定中，控温策略是低温温度计标定效率和精度的重要影响因素。本研究搭建了以液氦为冷源的低温温度计全自动标定系统，通过温控仪和Python/QT编写了上位机控制程序，对标定过程中所遇到的控温性能问题进行研究。提出一种基于模型预测控制和PID结合的控温策略，通过计算机仿真进行参数优化与实验测试的方法，对PID控温和模型预测控制控温进行实验验证。结果表明，采用模型预测控制后，温度超调量仅为PID模式下的45.42%,稳态调节时间缩短为PID下的23.61%。该控制方法能够显著提高低温系统的控温性能。