基于MC的差分式低温泵人字形挡板结构分析

差分式低温冷凝泵主要用来维持EAST-NBI内的真空环境,以满足中性束生成与传输过程对真空压力分布的要求。人字形辐射挡板吸收高温壁面的辐射热,冷却到达低温冷凝板的气体。传输几率是影响人字形辐射挡板的一个重要的参数。为了寻求最佳的人字形辐射挡板的结构参数,文中主要利用蒙特卡罗方法,模拟气体分子的运动过程,计算不同参数下人字形辐射挡板的传输几率。根据中性束注入装置的尺寸要求,确定了人字形辐射挡板的具体尺寸。这为进一步优化人字形辐射挡板提供了理论基础。     

EAST-NBI主低温冷凝泵防辐射挡板的传输几率计算

采用低温冷凝泵来实现束生成与传输所需的真空环境是兆瓦级中性束注入器研制中的合理选择。低温冷凝泵由防辐射挡板和低温冷凝板两部分组成。防辐射挡板的传输几率是影响主低温冷凝泵性能的重要参数。通过蒙特卡洛法模拟气体分子运动过程,分析计算了主低温冷凝泵防辐射挡板的传输几率,以及主低温冷凝泵的抽速,为防辐射挡板的优化设计提供了理论指导。     

NBI综合测试台后低温冷凝泵热负荷分析与计算

NBI综合测试台的建立,是为了对未来用于EAST装置的中性束注入器(NBI)进行性能测试并进行相关物理实验。低温冷凝泵是为NBI提供稳定的动态真空环境的重要部件,低温泵的工作状况直接关系到束的传输效率。结合后低温冷凝泵的工作情况,对其进行了热负荷计算,并对影响热负荷的一些因素进行了分析,为后续的热应力分析和低温系统的设计提供参考。     

HL-2M装置低温冷凝泵在抽气工况下的热负荷分析

采用理论计算和有限元实体模型的方法,对HL-2M装置低温冷凝泵及与其相连接的真空穿透结构进行了温度分布和液氦管热负荷分析。结果显示,低温冷凝泵中液氦管的热稳态热负荷为5.45W,粒子沉积的热负荷为75.68W,真空穿透部分的热负荷为5.04W。所得结果为后续的热应力分析、低温泵流速控制和低温系统的设计提供了参考。     

HL-2M装置低温冷凝泵在抽气工况下的热负荷分析

采用理论计算和有限元实体模型的方法,对HL-2M装置低温冷凝泵及与其相连接的真空穿透结构进行了温度分布和液氦管热负荷分析。结果显示,低温冷凝泵中液氦管的热稳态热负荷为5.45W,粒子沉积的热负荷为75.68W,真空穿透部分的热负荷为5.04W。所得结果为后续的热应力分析、低温泵流速控制和低温系统的设计提供了参考。     

EAST装置内置低温冷凝泵低温分配阀箱的研制

在全超导磁约束核聚变试验装置EAST中,为了防止杂质从偏虑器靶板附近进入等离子体核心,为EAST长脉冲放电试验提供持续的排灰能力以及装置长冲放电等,低温冷凝泵是必不可少的部件之一,在装置真空室上下安装了内置低温凝泵以提高装置运行参数,为满足低温泵的低温条件,增加一低温分配阀箱给内置低温冷凝泵提供低温条件。文中介绍应用于EAST装置系统中的内置低温冷凝泵分配阀箱研制的技术要求、冷却流程、结构特征。     

冷凝泵型稀释制冷机实验研究

极低温(<1 K)环境对于凝聚态物理、天文观测和量子计算等前沿领域具有重要意义,其中稀释制冷是应用最广泛的极低温制冷技术.针对小冷量应用的冷凝泵型稀释制冷机利用冷凝泵实现³He的低温循环,无需复杂的机械泵组和连接气路,具有结构紧凑、操作便利、成本低等优势,从而成为新的研究热点.本文围绕冷凝泵型稀释制冷机,介绍了其制冷原理和系统架构,设计并搭建了预冷系统、稀释低温系统和测量系统,并对整机进行了实验研究.辅助多测温点测量系统,通过多次实验总结了稀释低温循环过程,由吸附制冷机预冷、稀释循环启动和稀释制冷三个阶段组成,并且分析了系统启动和运行特性.经过测试,实验最低温度可达108 mK.该制冷机可以很方便地拓展低温平台的制冷温区,为凝聚态物理、材料、医学研究等前沿领域提供重要支撑.     

R404A/CO2复叠式制冷系统的熵分析

为了研究R404A/CO₂复叠式制冷系统的性能,对其进行了热力学分析。采用理论计算和熵产最小法分析蒸发温度T_e、冷凝温度T_k、冷凝蒸发器的传热温差△T等参数对该系统的性能、部件及整个系统的熵产的影响。结果表明,给定T_e、T_k和△T时,在最佳低温级冷凝温度下,系统COP取得最大值,系统总熵产取得最小值;高温级节流阀和压缩机、冷凝蒸发器和低温级压缩机的熵产约占总熵产的80%。     

NH_3/CO_2复叠式制冷循环系统的热力性能分析

为研究NH_3/CO_2复叠式制冷系统的热力性能,寻求最佳的运行参数,建立了NH_3/CO_2复叠式制冷循环数学模型,并对系统的运行参数进行了理论计算。基于计算数据,对低温端蒸发温度、冷凝蒸发器内传热温差、低温端冷凝温度及高低端质量流量与COP的相关性进行了分析,讨论了这些参数对COP的影响。研究结果表明:低温端蒸发温度、冷凝蒸发器内传热温差及高低端质量流量与COP存在显著相关性。     

迫流冷却式低温吸附泵抽气性能测试系统设计

为检验中国聚变工程实验堆负离子源中性束注入系统样机低温吸附泵的抽气性能,结合流量计法抽速测试罩设计了一套抽气性能测试系统.通过Molflow软件对不同进气量下抽速测试罩内的压力变化进行了分析,结果表明低温吸附泵对被抽气体抽速稳定且与理论抽速相比误差为3.8％,误差在允许范围之内,从而验证了该抽气性能测试系统的合理性.     

冷凝法甲苯回收系统性能研究与优化

基于已有典型工业挥发性有机物甲苯设计的一套冷凝法回收系统,对其进行数值模拟和优化设计。运用物性软件REFPROP对甲苯负荷及制冷系统性能进行了模拟。通过对系统的模拟计算,研究了冷却级蒸发温度、冷凝温度以及甲苯混合气体入口温度对该冷凝法甲苯回收系统的性能影响,并针对冷却级温度影响进行了经济性分析。在此基础上,提出了冷量回收的优化方案,并与原有方案进行了对比分析,为进一步优化设计提供了理论依据。优化结果表明:系统预冷级负荷降低69.6%,系统的能耗降低38.9%,COP增大61.4%,压缩机排气温度下降7.7℃。     

新型双蒸发两级压缩/喷射制冷系统性能分析

为提高两级压缩制冷系统性能,提出了一种新型双蒸发两级压缩/喷射制冷系统,建立了系统热力学计算模型,对不同工况下的系统性能进行了研究.结果 表明:当低温蒸发器和高温蒸发器的蒸发温度升高时,新系统性能系数和单位容积制冷量都增大;当冷凝温度升高时,性能系数、制冷量和相对于传统系统的性能系数提升率都减小;当蒸发和冷凝温度固定时...     

NH3/CO和R507/CO2复叠式制冷系统性能模拟分析

建立了NH_3/CO_2和R507/CO_2复叠式制冷系统热力学模型,并改变冷凝蒸发器换热温差、低温级蒸发温度和高温级冷凝温度来研究两种系统的性能。结果表明,冷凝蒸发器换热温差对R507/CO_2复叠式制冷系统效率影响更大,相同工况下,R507/CO_2复叠式制冷系统的COP略低于NH_3/CO_2复叠式制冷系统,但R507/CO_2复叠式制冷系统随低温级蒸发温度升高的增长速率较大,随高温级冷凝温度增长而降低的速率较小,且R507制冷剂比NH_3制冷剂更加安全,可以通过降低冷凝蒸发器换热温差,提高低温级蒸发温度,降低高温级冷凝温度的方法来提高复叠式制冷系统COP。     

R1270/CO_2复叠式制冷系统热力学分析

针对R1270/CO_2复叠式制冷系统,通过能量及分析的方法,分析了低温级冷凝温度、系统蒸发温度、系统冷凝温度以及冷凝蒸发器传热温差对系统COP、损I和质量流量的影响。分析结果表明,在其他变量一定的条件下,存在确定的低温级冷凝温度使系统COP最大,总损最小;适当的升高系统蒸发温度和降低系统冷凝温度,以及减小冷凝蒸发器传热温差,可以增大系统COP和降低损;R1270高温级部件和冷凝蒸发器的损占总损比例较大,需对其进行重点优化。降低低温级冷凝温度和系统冷凝温度,提高系统蒸发温度可以减少系统中R1270的充注量。     

超疏水-疏水组合表面蒸汽冷凝的实验研究

液滴的快速脱落和移除对蒸汽滴状冷凝传热具有重要的影响,超疏水表面由丁二具有接触角大,接触角滞后小的优点而用于驱动冷凝液滴的自发运动,但是,常压蒸汽在超疏水表面冷凝时,液滴的润湿形态还没有定论。本文设计了超疏水疏水条纹间隔排列的超疏水一疏水组合表面,研究了常压蒸汽在组合表面上的冷凝过程,观测了液滴的运动特性,测量了超疏水一疏水组合表面上常压蒸汽冷凝传热性能。实验结果显示疏水区液滴在表面张力差的作用下从疏水区向超疏水区自发迁移,说明超疏水区液滴处于Wenzel润湿形态,超疏水一疏水组合表面蒸汽冷凝传热性能比完全超疏水和完全疏水表面传热性能的面积加权平均值大。说明液滴的自发迁移运动强化了疏水区的传热性能。     

氢冷凝实验设计与仿真分析

设计高效的氦制冷氢液化换热器需掌握氢的冷凝特性,为此,设计了氢热虹吸管实验装置,并利用Fluent对其性能进行了瞬态仿真验证。通过分析氢热虹吸管设计与仿真的影响因素,合理选择了冷源、充液率、倾角、结构材料和仿真数值模型。结果表明:仿真达到稳态时,冷凝热流密度达到了理论值,冷凝壁面上发生了层流膜状冷凝,验证了仿真模型的有效性和实验装置的性能,为实验提供了指导。     

低温吸附泵用椰壳活性炭的性能测试

活性炭的比表面积、孔径及分布是影响液氦低温吸附泵抽氢、氦性能的关键因素。为了确定制作液氦低温吸附泵的吸附剂,选取了C1、C2、C3、C4四种椰壳活性炭,用比表面积及孔径分析仪测定了其等温吸附性能,并对实验数据进行了针对性分析,获得了各活性炭的比表面积、微孔比表面积份额、不同孔径所对应的孔容等性能数据。结果表明,四种活性炭中C2最适于做为抽氢、氦的液氦低温吸附泵的吸附剂。     

基于微粒群区域搜索和小波评价的差分式自动聚焦

为进一步提高图像法自动聚焦的性能,提出了一种差分式提取图像边缘的方法,并构造了图像清晰度的小波评价函数,同时利用微粒群(PSO)算法对聚焦区域进行快速搜索。首先,介绍了差分式边缘提取方法及其优势,给出了一种评价区域的选取判据以及基于PSO的高效搜索方法;然后,对小波评价函数参数进行了比较分析和优选;最后,与传统方法进行了对比实验。结果表明,由于采用了差分式提取方法以及新的自适应聚焦窗口和评价函数,聚焦曲线较传统方法具有更高的调焦分辨率,PSO算法的使用使聚焦速度提高了约170 ms,聚焦精度约为2.3μm,同时调焦效果不受初始位置的影响。     

基于微粒群区域搜索和小波评价的差分式自动聚焦

为进一步提高图像法自动聚焦的性能,提出了一种差分式提取图像边缘的方法,并构造了图像清晰度的小波评价函数,同时利用微粒群（PSO）算法对聚焦区域进行快速搜索。首先,介绍了差分式边缘提取方法及其优势,给出了一种评价区域的选取判据以及基于PSO的高效搜索方法;然后,对小波评价函数参数进行了比较分析和优选;最后,与传统方法进行了对比实验。结果表明,由于采用了差分式提取方法以及新的自适应聚焦窗口和评价函数,聚焦曲线较传统方法具有更高的调焦分辨率,PSO算法的使用使聚焦速度提高了约170 ms,聚焦精度约为2.3μm,同时调焦效果不受初始位置的影响。     

低温冷库热气融霜冷凝热的季节匹配度分析

在对低温冷库冷负荷构成进行分析的基础上,分析了制冷系统冷凝热随季节(即环境温度)变化的特点,定义了"季节系数",即冬季与夏季能用于热气融霜的冷凝热量之比,其意义是季节对制冷系统冷凝热量的影响程度,季节系数小说明影响程度大,即冷凝热量与季节的匹配度差,反之说明影响程度小、匹配度好。讨论了制冷剂为R22和R404A的制冷系统在不同名义冷凝温度下的季节系数的特点。结果表明:季节系数随制冷剂和名义冷凝温度的不同而不同,在名义冷凝温度一定时,R22的季节系数比R404A的小;而对同一种制冷剂,名义冷凝温度越低,季节系数越小;且R404A的季节系数受名义冷凝温度的影响更为明显。本研究为热气融霜技术的工程设计与推广提供了参考。