低温输运管道的液氮预冷过程仿真分析

管道预冷是低温输运的重要工艺流程.为探究低温流体输运管路在预冷过程中的换热特性及壁温变化规律,建立一维均相流模型,对液氮预冷低温输运管道过程进行了仿真分析.通过不同雷诺数液氮对于管路预冷影响的对比,分析不同工况下管路沿程壁温和热流密度的变化特点,讨论管路内流型的变化趋势;分析讨论了液氮在预冷过程中流量、液氮过冷度、预冷...     

用于CEPC探测器超导磁体的液氮虹吸实验研究

概括了环形正负电子对撞机(CEPC)探测器超导磁体拟采用的虹吸冷却低温系统的研制背景,重点介绍了液氮虹吸实验平台的设计、组装及检漏。分别以氮气液化后的液氮填充相分离器的1/5和1/3体积的要求进行了两次实验,其常温常压下的体积分别为0.32m~3和0.47m~3。实验发现当充装量为0.32m~3时,蒸发侧加热功率达到10W后发生了烧干现象;充装量为0.47m~3时,蒸发侧加热功率达到20W后液氮回路仍循环良好,管路最大温差不到1K,管路温度分布均匀,未发生烧干现象。实验结果表明,氮气的充装量以及蒸发侧的加热功率是影响虹吸冷却效果的两个重要因素。     

凹形液氮管道排空过程分析

低温液体的管路排空为低温工程界常见问题,对安全产生重要影响。为了解低温液体管路排空过程,文中使用常温的氮气对充满液氮的管道进行吹除排空。采用流体力学与两相流的理论计算得到液氮排空过程的参数变化,并分析了不同的氮气温度、流量对液氮排空的影响。结果表明,对于复杂管路建议采用较大质量流量以及较高温度的气源进行低温液体的排空。     

低温管路阀门开启时不稳定过程的实验研究

搭建了低温管路阀门开启过程的实验台,并对不同液氮压力和阀门气源压力下低温管路阀门开启时不稳定过程中的压力变化情况进行了实验研究。结果表明,阀门开启后阀门前的气腔空间被填充,因而产生压力的振荡。阀门开启速度越快,压力峰值越小。     

高温超导带材焊接接头电阻研究

针对高温超导一代Bi2223/Ag带材、二代YBCO带材的焊接问题,理论计算分析了搭接长度、焊锡层厚度对带材接头电阻的影响,并对焊接长度对接头电阻的影响进行了实验验证。实验结果表明:增加焊接搭接长度可以减小接头电阻,两种超导带材的接头电阻皆同焊接搭接长度成反比。当焊接长度在3—5cm,焊料厚度在微米量级时,Bi2223/Ag带材、YBCO带材各自之间的接头电阻在液氮温度下均可控制在10-8Ω左右,能够满足超导装置稳定运行的要求。     

高温超导带材的焊接直角接头电阻研究

为了研究高温超导材料在储能装置中的应用,开展了高温超导D型磁铁的研究。针对高温超导一代Bi2223/Ag带材和二代YBCO带材的直角接头焊接问题,理论分析焊锡层厚度和带材焊接根数对直角接头电阻值的影响。当焊接参数保持稳定时,直角接头的电阻值和焊接根数大致成反比,对带材焊接根数对直角接头电阻的影响进行了实验验证。实验结果表明,可以通过增加带材的焊接根数来有效减小接头电阻,当焊接根数为5,且焊料厚度在微米量级时,两种带材各自之间的直角接头电阻值在液氮温度下均可控制在10-8Ω左右,能够满足装置稳定运行的要求。     

液氮中单管加注二氧化碳气体的实验研究

向饱和液氮中加注常温二氧化碳气体时,为形成细小而分散的固体二氧化碳颗粒以及充分且均匀的固液混合物,通过实验分别采用不锈钢盘管、大管径塑料管以及金属毛细管往液氮中加注一定流量下的常温二氧化碳气体,研究固液混合过程、凝固颗粒大小以及管路的堵塞状况。结果表明,不管是否经过预冷,大直径管道加注时,经过一段时间后管道必定发生堵塞;而毛细管加注则不会堵塞,但是气体流量会发生脉冲性变化。     

300 kvar超导同步调相机样机的转子磁体设计与测试

正在研制的300 kvar高温超导同步调相机样机采用二极转子结构,每极上堆叠四组跑道形双饼高温超导线圈,线圈之间使用增强型超导电流桥接头结构来降低磁体内部的接头电阻。通过有限元软件对超导转子磁体的静态磁场分布进行了三维仿真计算,根据计算结果和超导带材临界电流-磁场-角度依赖性数据,得到该超导转子磁体在30 K温度的工作电流不能超过333 A。磁体制造完成后,对磁体以不同的升流速度进行了液氮下的通流实验,结果显示,超导转子磁体在液氮下能够安全通流50 A。在通流实验中,测量得到超导转子磁体内部各接头的电阻值均小于1μΩ。     

高温超导带材接头焊接技术研究

焊接技术是高温超导带材实际应用中的关键技术,焊接温度、焊料、搭接长度等工艺环节对带材接头性能都有一定的影响.本文针对高温超导一代Bi2223/Ag带材和二代YBCO带材的接头焊接工艺进行了系统的实验研究,包括焊接温度对带材性能的影响、不同焊料及搭接长度对接头性能的影响等.实验结果表明:一代Bi2223/Ag高温超导带材在400℃焊接温度以内载流能力不会发生明显退化,而二代YBCO带材对温度较敏感,在200℃以上带材性能会出现明显退化;在Bi2223/Ag及YBCO带材各自的焊接温区内,不同焊料对带材接头性能有一定的影响,但液氮温度下接头电阻均能达到10-8Ω量级,其临界电流与带材短样相比无太大变化;两种超导带材的接头电阻均与焊接搭接长度成反比,适当增加焊接搭接长度可以减小接头电阻,提高带材接头性能.     

低温水平加注管路系统预冷过程实验研究

低温管路系统的预冷过程主要依靠人员的经验进行控制,对预冷过程的判定缺乏有效的量化指标。主要通过对低温加注管路系统预冷实验,对低温管路内的温度变化情况和管内的低温介质流态进行测量和分析,为准确判断低温加注管路完成预冷提供理论依据。     

用电加热方法测量液氮的汽化潜热

对测量液氮汽化潜热实验进行改进,引入计算机数据采集技术,记录液氮的汽化过程,通过浸入液氮中的通电电阻释放热量,来改善汽化程度,这样既可以长时间地观察液氮的汽化过程,又能较准确的测量汽氮汽化潜热.     

LNP-8型液氮设备

介绍了我公司研制成功的一套LNP-8型液氮设备。该液氮设备由变压吸附设备提供纯氮气,3LY-0.8/194型回热式制冷机提供冷量将氮气液化,输液软管将液氮输送到YDZ-300液氮容器内保存,在液氮设备工作的同时,YDZ-300液氮容器内的液氮也可以同时对外提供。该液氮设备在环境温度6℃的情况下,液氮产量9.5L/h,在环境温度35℃的情况下,液氮产量8.5L/h。     

35kV/90MVA高温超导限流器低温系统

35kV/90MVA高温超导限流器的低温系统是一个开放式的液氮制冷系统,包括一个环形不锈钢杜瓦、真空绝热管、压力及温度传感器、低温阀门以及监控系统.高温超导磁体放置在杜瓦中;监控系统检测杜瓦内液氮的液面,并控制往杜瓦内进行补液.杜瓦内蒸发的氮气通过真空绝热管道直接排放到大气中.分别对不同工况下的液氮蒸发量进行了测量.进...     

窄缝通道中液氮的沸腾传热研究第一部分:窄缝通道尺寸对传热特性的影响

窄缝通道中的液氮沸腾传热特性有别于开放空间中的情况.文中对常压下液氮在矩形窄缝通道内的沸腾传热进行了实验研究,系统地研究了窄缝几何结构参数和倾角对液氮的沸腾传热特性的影响.     

用计算机数据采集系统测量液氮的汽化潜热

在液氮汽化潜热的测量实验中,通过计算机数据采集系统准确记录了液氮汽化过程中质量的变化,并由铜的定压比热随温度变化的曲线准确计算出了液氮的汽化潜热.     

液氮流动沸腾换热研究综述

作为一种优良的低温冷却剂,液氮在航天、电子工业、超导磁体和超导电缆冷却及低温生物医疗等领域应用广泛。在这些应用中,准确预测液氮的流动沸腾换热特性对于系统设计和安全运行十分重要。该文主要介绍了液氮流动沸腾换热的特点,对已有的实验和数值模拟结果进行了归纳;并比较了四个液氮流动沸腾换热计算关联式的预测情况,以及关联式中干度、质量流量、热流密度和压力对换热系数的影响;指出了有待进一步研究的课题。     

液态气体冲击压缩实验技术

 利用液氮制冷技术实现低温靶及气体样品液化,并通过二级轻气炮加载进行液态气体0～60 GPa的冲击压缩实验。较详细地讨论了制冷系统与样品靶、靶室内外各环节之间可靠的低温真空连接等工程问题,样品靶的温度调节与控制,液态气体样品的灌注及液体量（或液面） 的判断依据,样品压缩后的冲击波速度测量和电导率测量等技术问题。     

Optical properties of doubly doped ZnO phosphors co-activated with lithium ions

Time-resolved laser-induced optical properties of didymium (a mixture of neodymium and praseodymium) doped zinc oxide phosphors have been studied using nitrogen laser as an excitation source at room as well as at liquid nitrogen temperatures. A comparison of optical properties (oscillator strength and dipole-moment) at room temperature and liquid nitrogen temperature has been done and is reported in this article. It is found that oscillator strength and dipole-moment values for doped ZnO are increasing with decreasing temperature. The increasing trend of the optical parameters obtained at liquid nitrogen temperature of the doped phosphors indicates increase in efficiency.     

浮力式低温液位计的设计原理及运行工况分析

全超导磁约束核聚变实验装置EAST的13对磁体电流引线全部采用高温超导(HTS)。为保证其安全运行,特为其液氮储槽设计制作了浮力式液位计。经过几轮物理实验,证明这种深冷液位计能较准确地监视HTS电流引线液氮储槽的液面,从而保证HTS电流引线的安全运行。文中介绍浮力式深冷液位计的设计原理及其运行工况。     

Cryopreservation of horse semen under laboratory and field conditions using a Stirling Cycle freezer

A Stirling Cycle freezer has been developed as an alternative to conventional liquid nitrogen controlled rate freezers. Horse semen samples were cooled in 0.25 ml straws and 15 ml bags in the Stirling Cycle freezer under laboratory conditions and as a portable device, powered from a car battery. For comparison, straws were frozen in a conventional liquid nitrogen controlled rate freezer. Upon thawing, motility and viability of samples frozen in the Stirling Cycle freezer were not significantly different when compared to samples frozen in the liquid nitrogen freezer. Unlike liquid nitrogen systems, the Stirling Cycle freezer does not pose a contamination risk, can be used in sterile conditions and has no need for a constant supply of cryogen. The freezer has potential for use in veterinary and genetic conservation applications.