金属材料低温深冷拉伸试验装置的研制

以氦气作为冷媒,利用G-M制冷机作为冷源,可实现室温至-269℃(4.2K)全范围内的低温环境。将其与常规材料拉伸试验机相结合,建立了金属材料深冷低温拉伸测试系统。解决好深冷环境下试验系统的密封与漏热问题,是实现低温拉伸测试的关键技术环节。在-196℃(77K)以上温度区间,采用液氮辅助预冷的方法,可显著提高系统的降温速率,相比于常规直接以液氮或液氦为冷源的制冷方式,利用制冷机制冷进行低温拉伸测试的方法,不仅适用温度范围广,且可极大地降低试验成本,兼具实用性与经济性。     

低温过冷测试平台冷压缩机性能的测试研究

冷压缩机具有工作温度低、尺寸小、功耗低、便于操控等特点,是大型过冷氦低温系统中的关键设备。对低温过冷测试平台的冷压缩机进行测试,方法为采用两台串联的冷压缩机在低温低压下直接抽吸饱和液氦容器,液氦容器内装有电加热器用以模拟超导磁体的热负荷,并调节氦气蒸发速率。测试表明,冷压缩机的稳定工作参数接近设计值,运行过程中冷压缩机始终保持安全运行,未出现喘振情况,液氦容器温度和压力分别达到3 K、22 kPa,满足设计要求。     

一种实用的2.17K液氦容器

本文介绍一种用于获得λ点以下温度加压过冷态超流氦的低温减压系统。对该系统中的关键部件流量压缩器作了较详细的描述。最后,结合一个实用的2.17K液氦容器,给出了可供选择的流量阻抗值及其试验结果。     

HIAF项目超导二极磁铁样机测试低温阀箱的设计

强流重离子加速器装置(HIAF)二极磁铁样机要在流量、温度均可调节的低温环境中进行试验,研制满足试验要求的阀箱是保证低温真空试验环境的关键。设计的阀箱系统在满足二极磁铁样机降温的同时还具备实现磁体温度在4.3K—8K的范围内调节、对高温电流引线进行冷却的功能。液氦管路系统自身带有一定压力,阀箱内部配有一台液氦换热器用于满足试验温度要求。通过理论计算得出,该阀箱液氦过冷换热器需盘管20m,80K—4K总漏热为6.105W,满足设计要求;通过有限元分析得出,阀箱外壳最大变形在上法兰中心处,约为0.533mm,外壳应力也满足强度要求,冷屏温度主要分布于77.3K—77.8K之间,整体温度均匀性良好。     

液氢储罐用奥氏体不锈钢低温冲击试验研究

地面液氢储罐多采用奥氏体不锈钢作为受压元件。目前普遍采用液氮低温冲击试验测定冲击吸收能量和侧向膨胀量，并作为储罐生产中的质量控制标准，缺乏真实介质液氢温区下的冲击试验数据的支撑。本文选择不同牌号的奥氏体不锈钢材，并分别制取母材、焊缝、热影响区不同部位的试样开展液氮温度下和液氦温度下的低温冲击试验，测定了试样的冲击吸收能量和侧向膨胀量，并对试验数值进行了对比、分析。可参照数值进行定性和定量评估，合理选择储罐材料。     

一种零蒸发率低温超导磁体系统的研制

介绍了零蒸发率低温超导磁体系统的设计与研制。整个系统主要包含超导磁体与低温冷却两部分。超导磁体使用NbTi线绕制,采用主线圈加补偿线圈的结构,中心磁场强度最大可达5.7T。磁体通过4.2K级G-M制冷机冷却,同时每天可生产约5L液氦。系统自常温开机运行,约45小时后开始生产液氦,液氦液面高于超导磁体2/3时,停止氦气供给。磁体加电闭环运行后,系统可实现静态零蒸发率。     

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.     

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.     

EBIT装置低温系统的设计与实验研究

介绍了 EBIT装置低温系统的设计与制作 ,并对实验结果进行了分析。 EBIT装置低温系统采用双冷屏结构 ,通过二级 G- M制冷机冷却冷屏来降低液氦的蒸发量。试验结果 :系统灌注液氦平衡后 ,连续 16个小时液氦的平均蒸发量为1.1升 /小时 ,磁体系统磁场强度大于 5 T,基本满足用户的使用要求。     

制冷机冷却型小型超导强磁场系统的研制

介绍了一套制冷机冷却型小型超导强磁场系统。超导磁体线圈用铌钛超导线绕制,室温孔直径为75mm,磁场中心Φ25mm×250mm区域内最高场强达到3.64T,磁场不均匀性小于3%。在2.62T场强下连续闭环运行了20天,电流衰减率近似为零。采用4K级低温制冷机冷却防辐射冷屏,液氦蒸发率小于0.03升/小时,系统一次可注入液氦50升,补液周期大于60天。