浮空器氦气纯化方法应用研究

在浮空器使用过程中,外界空气的混入将导致其内部氦气纯度降低,从而影响到浮空器正常使用.文中通过对常用气体分离方法的分析研究,提出了以高压低温冷凝和低温吸附相结合的方式作为浮空器氦气提纯方式的思路,并详细给出了实现工艺流程和控制方案.换热计算结果表明:该纯化方法液氮消耗量小、氦气提纯成本低.     

微振动低温氦气恒温器的设计与实验

氦气作为一种导热系数较高的气体,能有效的传递冷量,可以对无法与样品座良好热接触的样品进行有效地冷却。同时对于自身传导性能较差的样品,低温氦气可以为样品提供一个温度均匀性和稳定性都较为理想的低温环境。文中介绍了一种G-M制冷机作为冷源,氦气作为传导介质的低温恒温器的设计。针对G-M制冷机的振动特性,做了实验和优化设计,使得G-M制冷机传递给样品腔的振动大大降低。     

氦气提纯技术发展现状与应用分析

为实现氦气资源的循环利用,有必要对氦气进行回收纯化。文中对目前国内外氦气的提纯技术发展现状进行了分析介绍,并综合分析比较了这些方法的应用原理、优缺点及发展趋势,针对各自的使用特点,给出了几种详细的提纯工艺实现方法,为促进我国氦气提纯技术的发展提供了新的思路。     

工业废氦气提纯技术探讨

氦气为稀缺性战略资源,工业上使用的氦气其尾气大多直接排放,有必要对氦气进行提纯循环再利用.文中对目前工业化排放的废氦气的回收进行了大量市场调研,针对各自的使用特点,提出了不同的废氦气提纯方法,综合分析比较了这些方法的应用原理、各自优缺点及工程化分析,给出了几种典型的氦气提纯工艺方法.     

高温超导磁体低温氦气冷却系统设计及性能试验

高临界温度的超导材料的出现,使得使用高于液氦温度的低温氦气来冷却高温超导磁体的冷却系统有着广泛的应用前景。设计了一种高温超导磁体低温氦气循环冷却系统,并进行了相关性能试验。结果表明,系统使用温度范围广,可对多种不同临界温度的高温超导磁体进行冷却;系统控温精度较高,为高温超导磁体在特定温度下的性能研究提供了条件;指出了影响系统性能的关键问题。     

氦气回收装置的设计与研究

以原氦气液化及回收装置为基础,结合该装置的运行特点及特殊实验需求,通过详细论证,设计和改进了一套氦气回收装置,该装置具有压力调节和纯度分析功能。通过设在氦气回收末端的低温传感器传输的氦气压力信号,PLC发出指令,控制真空泵的启停,来达到调节氦气缓冲罐及回收管道压力的目的,上位机软件可自动监测、储存和实时分析压力及纯度数值。     

基于浮式LNG的空气膨胀式液化流程设计与优化

针对海上浮式LNG工艺技术对装置紧凑性、操作简便性、制冷剂安全性的要求,采用HYSYS软件对以CO2为预冷剂,空气为制冷剂的新型膨胀式液化流程进行模拟分析,同时在Peng-Robinson方程的基础上,综合考虑了气体制冷剂膨胀前压力、原料气温度、CO2节流后温度和LNG存储压力四个重要参数对液化工艺的影响并对其进行了优化改进。结果表明:与传统的丙烷预冷氮膨胀流程和双氮膨胀液化流程相比较,该方法受船体晃动的影响低,海上安全性高、稳定性好,液化率可达到91%,更适用于海况恶劣的环境。     

CAEP FEL-THz低温系统氦气纯化方法研究

鉴于氦的稀缺性,中国工程物理研究院高平均功率太赫兹大型科研装置(CAEP FEL-THz)低温系统中,必须除去回收粗氦中的杂质,以实现循环再利用。文中通过对常规氦气分离方法的比较和对低温系统低纯度氦气中所含杂质成分的分析,提出了一种基于高压低温冷凝分离和吸附的氦气纯化方法,旨在将低纯度氦气的纯度提升至满足低温系统使用的要求。据此,初步设计了一套氦气纯化系统,介绍了其工艺流程和主要部件。     

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。     

兰州燃气LNG调峰装置技术分析

JA工艺流程和设备方面详细分析了兰州燃气LNG调峰装置主工艺区各个单元包括预处理单元、液化单元、冷剂补充单元、蒸发气单元、储存单元、火炬单元及公用工程、仪表自控方面的技术特点,给出了主要设备的技术参数,总结了其在工艺和主要设备选择上的优越性.实际运行表明,兰州燃气LNG调峰装置在技术和经济上是非常可行的.     

X-rays from antiprotonic helium in helium gas

X-ray transitions to the 4F, 3D, and 2P atomic levels of p?He have been observed with antiprotons stopped in He gas at 4 and 1.1 atm NT. The population by radiative transitions of the 3D level in gas Y_M(4atm) = (28±14)% and Y_M(1.1 atm) = (43±22)% exceeds by more than one order of magnitude that measured in liquid He. The annihilation width of the 3D level Γ^a_3D = 2.8±1.0 × 10^?3eV is determined from the ratio between the numbers of X-rays feeding and depopulating the 3D level. The strong-interaction shift of the 2P level ε(2P) = ?14±6 eV is obtained by inputting the $\text{p}\text{He}$ experimental X-ray yields into a cascade calculation, the results of which are in good agreement with well-established data from muonic, pionic, and kaonic helium.     

激波作用不同椭圆氦气柱过程中流动混合研究

在激波与气柱相互作用问题中,压力与密度间断不平行产生的斜压涡量会引起流动的不稳定性,从而促进物质间的混合.本文基于双通量模型,结合五阶加权基本无振荡(WENO)格式,求解多组分二维Navier-Stokes方程,分析激波作用面积相同结构不同的椭圆气柱所致的流动和混合.数值结果清晰地显示了激波诱导Richtmyer-Meshkov不稳定性引起的气柱界面变形和波系演化.同时定量地从界面运动、界面结构参数变化(长度和高度)、气柱体积压缩率、环量及混合率等角度分析激波诱导的流动混合机制,研究椭圆几何构型对氦气混合过程的影响.结果表明,界面及相关参数的演化与气柱初始形状密切相关.当激波沿椭圆长轴作用于气柱时,气柱前端出现空气射流结构,且射流不断增长并渗透到下游界面,致使气柱分离成两个独立涡团,离心率越大,射流发展越快;同时激波作用气柱后在界面处产生不规则反射现象.圆形气柱界面演化与这种作用情形类似.当激波沿椭圆短轴作用于气柱时,界面上游出现类平面结构,随后平面上下缘处产生涡旋,主导流动发展,激波在界面作用产生规则反射,离心率越大,这些现象越明显.界面高度、长度、体积压缩率也因此有所差异.对界面演化、环量和混合率的综合分析表明,激波沿长轴作用于气柱且离心率较大时,流动发展较快,不稳定性导致的流动越复杂,越有利于氦气与环境介质的混合.     

Co-extraction of water vapor and helium from natural gas

A study of the sorption properties of a composite sorbent prepared from pseudoboehmite and synthetic sodium-borosilicate glass microspheres was performed with the aim of using the sorbent in membrane-sorption processes of helium extraction from natural gas with its simultaneous drying. Experimentally, permeability of the composite sorbent under study with respect to helium and its impermeability to air and methane has been demonstrated. Under experimental conditions, the absolute moisture content of the gas mixture having passed through the sorbent has reduced from 21.1 to 0.013 g/m³. The rate of helium adsorption by the composite sorbent has increased nearly by two orders of magnitude in comparison with the initial microspheres. It was found that the degree of saturation of the sorbent with water vapor had almost no influence on the rate of helium adsorption. A possibility of optimal use of the composite sorbent by combining the process of natural-gas drying from water vapor and the process of helium extraction from natural gas is shown. This possibility permits shortening of the process sequence for natural gas pre-conditioning prior to helium extraction.     

利用天然气管网压力能的小型液化流程设计

针对城市天然气高中压管网调压站的压力能回收利用,综合考虑LNG储运过程中广泛面临的BOG(Boiloff gas)问题,提出了一种结合混合工质循环、利用天然气压力能生产高品质LNG的小型液化流程。研究分析了预冷温度、动部件效率、低温换热器性能及液化天然气温度对流程天然气液化比的影响,优化的流程结果参数表明,当所得液化天然气储存在4bar,-160℃时,流入系统18.26%的天然气可被液化,其余部分外输中压管网;提出了在LNG买卖市场中根据LNG品质议价的建议,以从根本上减少LNG储运、装卸及使用过程的BOG排放量,进而减少经济损失与能源浪费。该流程可应用于城市燃气调峰,也可进行二次销售,具有较好实用性和经济性。     

Polarizability of helium and gas metrology

Using a quasispherical, microwave cavity resonator, we measured the refractive index of helium to deduce its molar polarizability A(epsilon) in the limit of zero density. We obtained (A(epsilon,meas) - A(epsilon,theory))/A(epsilon) = (-1.8 +/- 9.1) x 10(-6), where the standard uncertainty (9.1 ppm) is a factor of 3.3 smaller than that of the best previous measurement. If the theoretical value of A(epsilon) is accepted, these data determine a value for the Boltzmann constant that is only 1.8 +/- 9.1 ppm larger than the accepted value. Our techniques will enable a helium-based pressure standard and measurements of thermodynamic temperatures.     

车载LNG气瓶稳定供气及自增压气化量分析

LNG汽车供液系统主要采用自增压方式输送液体。考虑到车载LNG气瓶内液位下降而引起供液动力不足,致发动机燃料无法稳定供给,提出了气瓶稳定供气的条件。并建立了稳定供气过程中,空温式气化器气化量与发动机燃料流量的关系式,为LNG汽车自增压系统设计提供了参考。     

UCN production in superfluid helium

Ultra-cold neutrons (UCN) are produced in superfluid helium by single- and multi-phonon excitation. The UCN production rate density R _II via multiphonons can be larger than that by one-phonon excitation R _I being due to the dependence of the incident neutron spectral flux density dφ/dλ on the wavelength λ. Received: 28 March 2002 / Accepted: 19 December 2002 / Published online: 11 March 2003 RID="a" ID="a"e-mail: wschott@e18.physik.tu-muenchen.de RID="b" ID="b"On leave of absence from PNPI, Gatchina, Russia Communicated by T. Walcher