基于低温液氮吸附的控制系统设计与实现

在低温精馏实验中原料气的纯化必不可少.针对不同的气体纯化方法结合具体的工艺要求,建立了一套低温液氮吸附装置用于除去杂质气体.根据低温液氮吸附工艺过程,提出一种基于PLC的自动控制方法并建立控制系统应用于实验装置.该控制系统包括常规信号采集、多个PID控制、Modbus TCP通讯等,实现了数据处理、参数设定、数据显示与存储等功能.经过长期实验运行表明,低温液氮吸附控制系统运行稳定可靠,操作界面友好简单、便于维护,可移植性强.     

流体饱和蒸气压实验中杂质影响的修正

实验样品杂质对于高精度流体热物性实验有显著影响。本文以新环保工质1-氯-3,3,3-三氟丙烯[HCFO-1233zd(E)]的饱和蒸气压实验为例,细致讨论了样品纯化方法;通过气相色谱-质谱联用确定了杂质种类,以理想溶液模型为基础发展了饱和蒸气压杂质影响修正的计算方法,讨论了主要杂质种类对修正量的影响。提出了一种在杂质种类不能完全确定的情况下,合理确定饱和蒸气压杂质影响的方法。修正后的实验数据与已有的高精度饱和蒸气压实验数据具有较高的一致性。     

垂直低温两相流管底液氮汽泡上升速度的实验研究

本文对垂直低温两相流管底部液氮汽泡的上升速度运用高速摄像机进行了可视化实验研究,对所采集的实时图像进行处理.在Cole和Mendelson汽泡上升速度经验公式的基础上,通过对液氮汽泡的上升速度的分析,提出了圆管管路底部液氮汽泡的上升速度的拟合公式,分析研究其变化规律,为进一步探求圆管内液氮弹状汽泡的生成机理提供依据.     

75米三相交流高温超导电缆冷却系统

在继2003年完成10米三相高温超导电缆之后,我们于2004年年底成功完成了75米高温超导电缆的组装、调试和通电试运行.这两套电缆装置的低温冷却系统都是采用单相密闭液氮流程循环冷却高温超导电缆本体及终端,都是采用液氮减压制冷方式获取制冷量,借助过冷器内液氮作为冷媒把冷量传递给液氮循环系统.本文在简要介绍10米长高温超导电缆低温冷却系统基础上,重点介绍75米高温超导电缆冷却系统的试运行和在通电情况下的实验结果,并对实验数据进行热平衡分析和制冷量与液氮消耗量的分析,从而得到高温超导电缆冷却系统运行的经济性参数.     

室温下低温背景红外场景生成方法实验研究

针对高空红外场景模拟的需要,提出了模拟低温背景红外场景的新物理概念和半实物仿真实验装置.将锗单晶制作的初始透明的半导体屏放置于低温系统前端,通过控制其小于禁带宽度的局部辐射系数,在室温下(≥27℃)得到低温背景(≥-30℃)的红外场景.对液氮槽和半导体致冷器生成的冷背景的效果、辐射功率差随写入光功率的变化及低温背景和目标的温度对比度进行了实验测试.实验结果表明,液氮生成的冷背景可达-30℃,半导体致冷器为3℃;在一定范围内增大写入光的功率可以提高半导体屏的转换效率,写入光功率过高会造成辐射功率值的饱和;随着写入光功率的增加,温度对比度也大幅升高.     

低温液氮贮箱静置增压及放气特性分析

由于外部漏热的影响,静置时低温贮箱内的气枕压力会逐渐升高,压力升高相应地会改变贮箱内气相空间的温度分布。文中对低温液氮贮箱进行了静置增压过程实验,结果表明:增压所耗时间随气枕压力升高而增大,气相空间垂直方向各温度在实验压力范围内也相应升高;低温贮箱在不同的气枕压力下进行了放气过程实验,并对泄压过程中气体流量随气枕压力的变化进行了分析。     

蒸气压对激光辐照靶材烧蚀速率的影响

研究了强激光辐照碳/碳复合材料靶材引起的烧蚀现象及蒸气压对烧蚀速率的影响。基于傅里叶定律,建立了强激光辐照靶材的热传导模型,模拟了忽略蒸气压影响时烧蚀速率随功率的变化;通过Mott-smith近似方法描述了Knudsen层间断区域,分析了间断两侧表面粒子状态参数;结合质量连续方程和蒸气压与温度关系方程,并由气体状态方程描述蒸气流状态,对蒸气压条件下激光烧蚀碳/碳复合材料靶材的速率随功率变化的关系进行了数值模拟。结果表明,在高能激光对靶材的烧蚀过程中,蒸气压力变化会导致靶材的饱和蒸气温度发生变化,进而影响烧蚀速率且使其随功率呈非线性变化,与忽略蒸气压作用时的线性变化规律相差较大,从理论上解释了忽略蒸气压导致的实验数据与理论结果的差异。     

ESR谱仪的一种新型低温变温装置

本文报道了ESR谱仪的一种新型低温变温装置。其原理是把插入式杜瓦直接插在液氮杜瓦的螺旋管上,将干燥氮气压入液氮中,然后把冷却后的氮气流喷在样品管上,使样品管的温度降低。这个装置的最低温度可达85K,比通常的低温变温装置低。     

用氦制冷机测量纯铜低温热导率

在纯铜低温热导率测量实验中原有实验装置利用液氮充当冷源,只能测量78 K到室温的纯铜的热导率. 新的装置改用氦制冷机,其测温范围的低温端可延伸至9 K. 测量结果的不确定度为3%.     

HFC-143a和HFC-236fa饱和蒸气压的实验研究

改进了Burnett法PVTx性质实验台,温度和压力测量的最大不确定度分别为±10 mK和±400 Pa。精确测量了50组HFC-143a的饱和蒸气压实验数据,提出了一个5项的HFC-143a饱和蒸气压方程,适用于161.34 K到临界温度。与文献数据比较表明,改进后的实验台精度令人满意。测量了77组HFC-236fa的饱和蒸气压实验数据,温度范围为253-396 K,压力范围为44-3064 kPa。根据本文实验结果,拟合得到了一个Wagner型饱和蒸气压方程,与文献数据进行了比较,计算得到了HFC-236fa的正常沸点和偏心因子值。