低温装置的最佳气冷电流引线

本文提出了一种计算低温装置气冷电流引线的最佳尺寸比和最小热流的方法,并按照这一方法计算了铜、德银和不锈钢电流引线的最佳尺寸比和最小热流.计算结果发现,当液氦的蒸发率较大时,由具有最佳尺寸比的电流引线流入低温装置的最小热流与电流强度的平方成正比,与液氦的蒸发率成反比,而与引线材料几乎无关.所以,为减小电流引线漏热,材料的选择是无关紧要的,关键是选取最佳尺寸比.     

气冷电流引线的电子计算机模拟

本文介绍利用电子计算机对气冷电流引线进行模拟计算的结果,其中包括每一根电流引线每一安培所需要的最低液氦致冷功率或液氦蒸发量;气冷电流引线的几何尺寸、电流和材料的剩余电阻率之间的最佳关系;气冷电流引线的温度分布等等.可以方便地利用本文所介绍的计算结果来设计气冷电流引线.     

超导磁体气冷电流引线优化设计

提出了一种较为准确的计算超导磁体气冷电流引线最优长横比与电流引线末端流向低温容器热量的方法。根据电流引线的热平衡方程,利用程序设计,采用反复迭代、逐步逼近的方法,并以无氧铜材料为例,计算了10kA电流引线的长横比与流入低温容器的最小漏热。     

一种电流引线的热力学计算方法

从超导磁体气冷电流引线的热平衡方程出发,对电流引线进行分段,提出了一种较为精确计算电流引线长横比及由电流引线末端流入低温容器热量的计算方法;电流引线中氦气流阻是设计电流引线时一个很重要的参数,由于电流引线片形状很复杂,计算其中氦气流阻比较好的方法是采用CFD软件Fluent。氦气模型单元数很庞大,因此对氦气模型进行了简化和分段,相邻两段模型间采用流量和压力边界条件进行耦合。     

铜电流引线组的二元化改造

传统的铜电流引线因为在低温区的漏热过大,需要改造成漏热量低的高温超导电流引线。本设计主要针对一对200A和两对80A铜电流引线。通过计算得出了高温超导电流引线的最佳长横比,以及结构在不同低温区的收缩率,并用对电流引线组改造前后做了漏热的分析对比。结果表明,改造后的电流引线组4.5K温区的漏热量降低到未改造前的3.18%,大大降低了系统液氦温区热负荷,降低了运行成本。     

松弛迭代法在电流引线设计中的应用

对于大多数超导电力装置来说,用于制冷的费用决定着整个系统的长期运行成本,电流引线漏热是低温系统的主要热负荷来源,是造成整个超导装置中静态冷量损失的主要原因。引线温度分布决定了漏热的大小,实际工程应用中常需要在给定尺寸下求解电流引线的温度分布及低温端漏热,文中介绍的松弛迭代法可迅速求解出电流引线沿线的温度分布,并推导出引线低温端漏热,由于松弛法可以通过多次迭代实现误差控制,因此,求解精确度能得到有效保证,为不同工况下电流引线优化设计提供了一种快速有效的计算方法。     

6kA气冷二元电流引线优化

为了开展高温超导导体实验研究,中国科学院等离子体物理研究所正在建设背场达6 T,最大测试电流为30 kA的超导导体测试装置。在进行高温超导导体测试时,要为背场磁体提供约6 kA的电流。为了减少电流引线的漏热,设计了自洽气冷二元电流引线,主要由铜换热器段及高温超导段组成。并以电流引线低温端漏热最小及低温端漏热使得的液氦蒸发量等于冷却电流引线所需的氦气量为依据,采用自编c程序对电流引线的尺寸进行优化。同时从简化结构、增加对流换热系数的角度出发,设计出换热效率高、满足换热需求的铜换热器。     

高安全ITER高温超导电流引线的分流器材料选择

当高温超导失超后其电流由分流器承载,分流器材料的选择将影响电流引线冷端热负荷和运行费用.本文通过不同金属材料物性的对比计算,寻找最佳的分流器材料,使得ITER巨型超导磁体的高温超导电流引线运行可靠和费用最低.分流器横截面积确定基于分流器与Bi-2223基体AgAu的电阻率对失超后电流分配比,这样保证超导体转入电阻态后分流器分流大部分电流,同时由于分流器具有很好热沉作用,抑制超导体温度迅速上升,从而避免超导材料烧毁或过热.     

超导装置电流引线的研究进展

电流引线是连接室温端电源和低温端超导装置的重要部件,也是超导装置热损耗的主要热源之一。选择合适的电流引线形式,并进行引线结构优化设计,可以提高超导装置的可靠性和经济性。概述了电流引线的优化设计目标和分类形式,介绍了全金属电流引线、高温超导电流引线和珀尔帖电流引线的研究进展,分析比较了三类电流引线的工作特点和适用场景,可为超导装置的电流引线选型和优化设计提供参考。     

变截面电流引线的漏热分析与优化设计

电流引线的漏热大小直接关系到超导设备的运行稳定性与运行成本。文中重点探讨了变截面引线在HTS电流引线优化设计中的应用,通过有限元法计算了不同规格的变截面引线的漏热大小,得出了变截面引线漏热与引线长度及截面积之间的变化规律。并为一个基于2G HTS的YBCO高温超导储能装置设计了曲线形扁铜带变截面电流引线。文中的计算结果对于变截面电流引线的优化设计提供了一定的参考价值。。     

FAIR收集环二极超导磁体电流引线的概念设计

阐述了FAIR收集环二极超导磁体电流引线的基本原理,给出了电流引线的主要参数及初步设计方案,提出了使用复合材料和通过结构优化以减小电流引线的漏热,并根据电流引线的传热特性进行了漏热的分析和计算,实验结果验证了概念设计的可行性。     

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阐述了FAIR收集环二极超导磁体电流引线的基本原理,给出了电流引线的主要参数及初步设计方案,提出了使用复合材料和通过结构优化以减小电流引线的漏热,并根据电流引线的传热特性进行了漏热的分析和计算,实验结果验证了概念设计的可行性。     

直接冷却高温超导电流引线的有限时间热力学分析

用有限时间热力学最小熵产率的方法对连续冷却电流引线进行优化 ,比较高温超导电流引线连续冷却和冷端冷却两种直接冷却方式。优化后的连续冷却电流引线上热流量随温度的降低而减小 ,温度在高温段变化较快 ,熵产率小。冷端冷却时在整个引线上热流量分布相同 ,温度在低温端变化较明显 ,熵产率较大。优化后的连续冷却方式比冷端冷却方式合理。     

超临界氦迫流冷却超导装置电流引线的最佳化

对超导装置电流引线的一种新型冷却方式——超临界氦迫流冷却作了研究。发现对于一定的运行电流,存在着一种最佳工况,此时冷却超导装置制冷机的室温功耗最低。对于残余电阻比rrr=89的铜引线和温度T=5.2K,压强p=8×10~5Pa的超临界氦冷介质,最佳工况参数与运行电流间的函数关系已被求得并为实验证实。     

电光调Q驱动电源与晶体之间的引线研究

分析了高重频电光调Q驱动电源与晶体之间的最佳引线。由于调Q晶体和引线都存在分布电容和电感,如果晶体两端阻抗不匹配,电压脉冲就会出现阻尼振荡,从而影响激光脉冲。针对这一问题,使用脉冲反射法和分布参数电路法,以平行导线作为引线,分析了脉冲在引线中的传输、晶体高压波形和引线所要求的驱动电源的最小功率。使用脉冲反射法,以同轴线作为引线,分析了简单连接晶体和阻抗匹配后连接晶体的两种情况,得出了晶体两端电压波形和同轴引线阻抗匹配后的电路对快速开关的要求。根据以上分析,得出了电光调Q中引线的选择原则。     

超导应用Peltier电流引线界面热(电)阻特性研究

对一种新型的超导低温系统电流引线(Peltier引线)进行了分析;建立了考虑热界面效应的数学模型,给出了可用于迭代求解的解析表达式;以最小漏热和最小功耗两种目标分别对直接冷却下的Peltier引线进行了结构优化,分析了热电材料与铜之间的接触界面热阻、电阻的影响。不考虑界面阻力时,优化得到的PCL引线与二元电流引线相比,漏热可减少近30%,功耗可减少约26%。界面阻力会明显削弱PCL引线的优势,需在设计中给与足够重视,依据工作电流将界面阻力控制在可以接受的范围。     

气冷变截面电流引线优化计算方法

超导低温装置中的电流引线连接室温中的电源与超导单元,其漏热直接关系到低温系统的运行稳定与运行成本.本文对传统的气冷电流引线分段计算方法做了一定的改进,形成了气冷变截面电流引线优化设计方法.使用此方法为一个YBCO HTS带材临界电流测试装置设计了变截面电流引线.本文的设计方法为变截面电流引线的实际应用提供了一定的参考.     

气冷变截面电流引线优化设计与实验研究

电流引线是连接超导低温装置室温电源与超导单元的桥梁,其漏热直接关系到低温系统的运行稳定与运行成本.本文对传统的气冷电流引线分段计算方法做了一定的改进,提出了气冷变截面电流引线优化设计方法.应用此方法为一个YBCO高温超导带材临界电流特性测试装置设计了变截面电流引线.通过对电流引线的温度场分布进行实验测量,并与设计值进行比较,结果吻合较好,证明了气冷变截面电流引线设计方法的有效性和实际优化效果.本文的设计方法及相关实验研究为变截面电流引线在超导低温装置中的实际应用提供了一定的参考.     

Bi-2223/AgAu 带材及应用进展

Bi-2223/AgAu 高温超导带材因为较低的热导率和较高的载流性能, 被认为是制备高温超导电流引线的最佳材料之一. 这篇文章简单介绍了高温超导电流引线的工作特点和不同包套 Bi-2223 带材的热导率, 在此基础上详细介绍了目前 Bi-2223/AgAu 带材和高温超导电流引线国内外研究进展, 最后展望了 Bi-2223 带材的发展趋势.     

珀尔帖电流引线界面漏热特性分析

对应用在超导直流装置中的珀尔帖电流引线在有限元仿真软件COMSOL中建模,以最小漏热为目标对珀尔帖电流引线进行了优化设计。在确定了珀尔帖电流引线最优几何参数后,对珀尔帖电流引线在不同电流值时轴向的温度分布、漏热值、热电元件低温端温度值以及两端的温度差、热电元件两端的电势差等进行了定性分析。在最优模型的基础上,建立了考虑焊接材料时的仿真模型,分别分析了热电元件碲化铋和铜块之间焊接材料(焊锡、铟和银)对珀尔帖电流引线漏热和热电元件碲化铋低温端温度值的影响。由仿真结果分析可以得到,在热电元件碲化铋和铜块之间焊接材料(焊锡、铟和银)使珀尔帖电流引线的漏热增加了,但增量是比较小的。