EAST氦制冷机冷箱降温过程动态模拟

基于Aspen HYSYS,对EAST氦制冷机冷箱的板翅换热器、透平膨胀机、液氮预冷换热器等部件进行自定义开发,并结合实验数据完成了部件的仿真建模。在部件建模的基础上,建立了制冷机冷箱80K以下流程的降温过程动态仿真模型。实验数据表明,冷箱仿真模型能够反映实际制冷机的降温趋势,可以用来对冷箱降温过程进行仿真。探讨了透平启动时间对降温速率的影响,完成了300K~4.5K的降温过程的动态模拟。     

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。     

G-M/J-T氦制冷机系统冷箱漏热分析

冷箱是G-M/J-T氦制冷机系统的核心装置,氦制冷机冷箱由真空杜瓦、热防护屏组件、低温阀门和换热器组等构成,工作温度远低于环境温度。冷箱的漏热是影响G-M/J-T氦制冷机性能的一个重要因素。通过对G-M/J-T氦制冷机冷箱各主要部件的漏热计算,得出了冷箱内部主要部件漏热量分布,并进行了冷箱漏热实验验证,为G-M/J-T氦制冷机系统的优化设计和实验运行提供指导。     

医用生物材料的低温保存研究

生物材料的低温保存一般都要经历降温过程、低温储存过程及复温过程,其中降温过程中对生物细胞的影响最大.每一种生物细胞都有自己合适的降温速率,如能满足其这种降温速率,细胞所受到的低温损伤最小,则生物细胞的复活率最高.文中介绍程序控制变速降温装置的主要结构及几种典型生物体的降温过程.最后,对器官的低温保存进行分析讨论.     

高温超导直流电缆低温制冷系统设计

研制了一套高温超导直流电缆低温制冷系统,冷源采用斯特林制冷机与抽空减压泵,二者与冷箱并联耦合可以实现独立维护与检修,配备两套泵箱并联运行,可以实现在线快速切换和维护,设置补液容器向冷箱补液,减小冷箱补液时的温度波动。制冷系统实现了过冷液氮循环,可输出净冷量大于3 500 W@70 K。     

基于板式换热器的天然气冷却模拟与实验研究

结合实际工程项目,针对某新型天然气冷箱液化流程中的三台钎焊板式换热器,采用双通道耦合换热模型,以分段线性插值法计算天然气物性,基于FLUENT软件进行了天然气冷却换热过程的CFD数值模拟仿真,并开展了该新型冷箱的实验测试研究。将数值模拟计算结果与HSYSY工艺流程设计值以及实验测试结果进行对比。结果表明,数值模拟计算结果与HSYSY设计值平均误差为4.94%,证明了采用CFD数值模拟方法对HYSYS工艺流程设计与设备选型进行校核具有一定的参考价值。数值模拟计算结果与实验测试结果平均误差为7.78%,证明了数值模拟仿真所采用的简化假设、换热模型以及求解方法对于板式换热器天然气冷却换热过程是合理的。     

熔融Cu55团簇在Cu(010)表面上凝固过程的分子动力学模拟

采用基于嵌入原子方法的分子动力学,模拟了熔融Cu55团簇在Cu衬底(010)表面上以两个不同降温速率降温过程中结构的变化.模拟结果表明,降温速率对团簇结构的变化有很大影响.较快的降温速率使得降温过程中团簇原子具有较低的能量;较慢的降温速率有助于高温时位于衬底内的原子向衬底表面扩散,排列形成面心立方结构.     

冷氦气闭式循环冷却的高温超导电机转子降温分析

高温超导电机转子一种常见的冷却方式为G-M制冷机提供冷量,氦气为冷媒,氦气泵提供循环动力,其转子降温过程是一个多参数耦合的复杂过程,针对该种冷却方式,阐述了一种基于集总参数法的转子降温分析简易方法,进行了降温计算,并与试验值进行了比较,分析了降温过程中转子与冷头的温度变化特点。     

冷速压力对玻璃化温度和径向分布函数的作用

采用分子动力学的模拟方法计算了水在依次降温,中间充分弛豫的降温过程以及同时对直接降温到某个温度,未足够弛豫的过程的径向分布函数(radial distribution function,RDF)曲线。在依次冷却方式下,选取了5种压力以研究压力对玻璃化温度和径向分布函数的影响;在每个温度段选取了5种冷速以研究依次冷却方式下不同温度段的冷速对径向分布函数的影响。同时对两种降温方式的结果进行了比较。结果表明:降温均匀,静止的水体系玻璃化温度可以大大提高,同时冷速对其玻璃化温度影响不大;压力对玻璃化温度影响不大;证实影响玻璃化温度的主要因素是传热;不同冷速对体系的RDF有影响,但缩小温差并采取中间温度充分驰豫的方式可减小这种差异。     

HL-LHC双孔径校正超导磁体低温测试实验研究

双孔径校正超导磁体是大型强子对撞机亮度升级项目的重要组成部分,在4.2 K低温环境下对该磁体进行励磁及性能测试。为避免磁体在降温过程中产生较大的热应力,要求降温过程中磁体各点最大温差不超过30 K。同时,为节省液氦与降温梯度均匀,特设计了一个铜筒体结构用于该磁体的降温和测试,降温过程分为液氮换热降温和液氦直冷降温两个阶段。实验测试结果表明静态液氦消耗速率为55.571 L/h,电流为407 A失超时液氦总消耗52 L、静态消耗16.116 L、内部泄能消耗22.08 L,即液氦消耗不仅包括测试系统的静态消耗、泄能消耗,还存在液氦溢出损耗。     

空气源热泵机组结霜问题的实验分析

基于空气源热泵在低温寒冷地区运行中遇到的结霜问题,对不同风速工况下,结霜过程中设备性能的变化进行分析,以换热量、换热系数为指标对不同翅型换热器的换热特性进行研究.实验结果显示:换热器结霜过程中,换热过程主要分为初始增加段、换热平稳段、缓慢衰减段、后期平稳等四段,结晶体在增加空气湍流度强化换热的同时,也增加了换热热阻使换...     

大功率LED热管散热器的热设计研究

给出了一种应用于大功率LED散热的新型热管翅片散热器,该散热器能够有效利用自然风和垂直对流,建立了散热器结构模型,采用Icepak软件分析了散热器参数对大功率LED芯片结温的影响规律.结果表明,热管导热系数、直径以及自然风风速对芯片结温有显著影响,芯片结温随热管导热系数、直径以及自然风风速的增加而降低,翅片导热系数和表...     

薄片激光器喷流冷却技术

为了分析喷流冷却技术对薄片激光器的冷却效果,从湍流换热理论出发,定义了评定喷流冷却换热能力和冷却均匀性的两个参数:面均对流换热系数和平均最大温差。利用ANSYS CFX流体力学仿真软件,建立喷流冷却的物理模型,对多种喷板结构进行求解计算。设计加工了整套喷流冷却实验装置,并进行了模拟热源喷流冷却实验。分析结果表明,喷流冷却换热能力和冷却均匀性主要受喷板结构参数的影响,仿真计算结果可以定性地指导喷板结构参数的优化设计。     

LNG装置部分负荷下动态特性的仿真研究

天然气MRC液化装置的动态运行特性对其设计和操作运行有指导意义.MRC系统的动态特性主要取决于循环工况和离心机组运行工况的匹配.采用HYSYS软件建立了液化工艺模型,采用相似准则和工作特性曲线对离心机组的运行工况进行模拟计算.其中特性曲线采用描点并插值查表法进行计算.对部分负荷下液化单元的动态特性进行了仿真研究.在同样...     

Semianalytical thermal analysis of rectangle Nd:GGG in heat capacity laser

Based on the theory of anisotropy semianalytical thermal analysis, the temperature field of rectangle Nd:GGG heat capacity laser crystal is investigated. Through an analysis of the working characteristics of the heat capacity laser crystal, a thermal model of heat capacity laser crystal is established. Using a new method for the anisotropic medium heat conduction equation, a temperature field expression of rectangle Nd:GGG heat capacity laser crystal for pumping stage and cooling stage is obtained, respectively. These results show that when using the output power of 300 W LD end-pumped rectangle Nd:GGG crystal for 10 seconds, the maximum temperature rise in the center of the pump face is 180.18°C, and after stopping pumping for 100 seconds, the maximum temperature rise drops to 0.74%. These results from this work provide a theoretical basis for the optimized design of a LD end-pumped heat capacity laser.     

Possible mechanisms of increase in heat capacity of nanostructured metals

The problem of anomalously high experimental values of the heat capacity of metallic nanoclusters has been analyzed in terms of the thermodynamics of the surfaces, as well as based on the data of computer experiment. The heat capacity of ideal face-centered cubic (fcc) palladium clusters with a diameter of 6 nm in the temperature range of 150–300 K has been investigated using the molecular dynamics method with several tight-binding potentials. It has been found that, at a temperature T = 150 K, the heat capacity of a Pd nanoparticle exceeds the heat capacity of the bulk material by 12–16%. Based on the results of the theoretical treatment, computer simulation, and analysis of experimental data, it has been concluded that an increase in the heat capacity of the compacted nanomaterial is not determined by the high heat capacity of individual clusters. Apparently, the significant increase in the heat capacity of compact nanomaterials can be explained either by their disordered state or by the high content of different types of impurities, mainly hydrogen.     

Role of hydroxyl production and heat release in the two-zone fuel-rich adiabatic dimethyl ether/air flames at atmospheric pressure

Fuel-rich laminar adiabatic flames of premixed dimethyl ether/air mixtures at a high initial temperature and atmospheric pressure have been studied by numerical simulation and sensitivity analysis. These flames, having two heat release zones, are of great interest as an unusual and little-studied subject. We have investigated the chemical processes occurring in the two zones and analysed the mechanism of heat release in the flame. It has been found that the key reactions that have a significant influence on the flame speed are those involving dimethyl ether and the products of its incomplete oxidation. Calculation of the heat release rate confirms the presence of two heat release zones in the flame. A comparison of the reactions making a major contribution to the heat release with those significantly affecting the flame speed indicates that the main factor determining the flame speed is the formation of hydroxyls, rather than heat release. Analysis of the flame speed sensitivity shows that in the case of a two-zone structure of the flame, its speed is mainly determined by the reactions taking place in the low-temperature zone. That is, the cool zone with a higher temperature gradient is the leading one.     

The heat capacity of small metallic grains studied by the random matrices theory

The random matrices theory is applied to a study of the heat capacity of small metallic grains. The numerical calculations indicate that the level distribution and the difference between the particles respectively with an even and an odd numbers of electrons are important for the heat capacity of the small metallic grains at a low temperature and the level correlation mainly affects the heat capacity at a high temperature.     

干涉法测量气体低压下声速的实验研究

介绍了干涉法测量气体声速的试验原理和变程干涉声速测量的实验系统,使用本套测量系统测得的气体声速的精度可达5×10-4。根据热力学原理,分析了气体声速与理想气体比定压热容之间的物理关系。在本套实验系统上测得了一批高精度的新环保制冷剂的气相声速数据,并可进一步确定其理想气体比定压热容.     

霜形成对翅片管换热器空气侧表面传热系数影响的实验研究

在空冷系统中,换热器空气侧的表面结霜问题是影响其应用和发展的主要问题。通过对结霜条件下翅片管换热器空气侧换热性能的实验研究,得出了空气湿度、翅片间距、风速等参数变化对空气侧当量表面传热系数的影响;结果表明在一定的范围内,结霜前期h0值随结霜时间τ急剧下降,在结霜后期,这些参数对h0值的影响大为削弱。