氦液化器内纯化器实验与模拟研究

利用内纯化器实验平台,对氦氮混合气体及氦氧混合气体进行了纯化实验,根据实验结果计算出换热器UA随着压力及气体组分的变化,分析冷凝液膜的变化及对内纯化器换热性能的影响;建立全尺寸冷凝换热器模型,增加氦气-空气混合气体,进行模拟计算,得到管内外流体温度场分布,计算UA值的变化并与实验结果对比,进一步计算了管外流体Nu数、Pr数及Re数的变化,并和利用传热科伯因子法计算得到的Nu数相比较,发现在内纯化器冷凝换热器设计中存在的问题及改进的方向。     

常温与低温下波纹翅片流动传热性能模拟研究

低温换热器是低温系统中的关键设备,对系统性能有着直接影响。翅片作为换热器的核心部件,其结构很大程度上决定了换热性能。采用数值模拟方法,对低温氦气在波纹翅片通道内的流动换热特性进行研究,模拟了不同工况对翅片性能的影响,并且分析了低温与常温下波纹振幅以及波长对翅片性能的影响程度。结果表明:低温工况下,氦气在波纹翅片通道内的传热性能优于常温工况,且随着雷诺数的增大,这种差异更明显,而阻力特性在这两种工况下无明显变化;随着波长的减小和振幅的增大,j、f因子均增大;低温下,随着振幅及波长的增大,其换热阻力特性的变化幅度与常温下相比逐渐降低。     

基于低温氦气循环换热的TMS内冷系统设计研究

经颅磁刺激线圈工作中伴随大量交流热损耗,文章提出了一种基于低温氦气循环换热设计,以应对TMS线圈应用中不断提高的脉冲电流幅值和频率。本文设计了一种由中空铜线绕制而成的TMS八字形线圈,采用液氮预冷及低温氦气协同冷却的机制实现线圈高效换热,并通过构建传热平衡方程及电磁热流多物理场耦合仿真对TMS线圈的刺激过程进行了分析研究。结果表明,与未加换热时相比,经由氦气换热后的刺激线圈整体热损耗降低了70%,实现了TMS线圈的低损耗与高效换热,验证了基于低温氦气循环换热设计可以在TMS系统中应用。     

低温氦气在螺旋盘管换热器中对流换热的数值模拟

针对大型氦低温系统液氮槽中的螺旋盘管换热器,建立三维仿真模型,模拟研究等壁温条件下低温氦气在盘管内部预冷过程中流动速度、温度及密度分布,分析盘管内氦气径向速度分布及换热系数沿螺旋角的变化特性。通过改变低温氦气的质量流量,研究流量变化对换热系数以及换热器出口温度的影响。结果表明低温氦气在螺旋盘管内流动受离心力影响,管内密度,温度及速度分布沿径向存在梯度,湍流在螺旋角90°后进入完全发展阶段。在0.003 4～0.005 kg/s范围内增大质量流量,Nu数增加,压降增大,出口温度几乎不变。     

浮空器氦气纯化方法应用研究

在浮空器使用过程中,外界空气的混入将导致其内部氦气纯度降低,从而影响到浮空器正常使用.文中通过对常用气体分离方法的分析研究,提出了以高压低温冷凝和低温吸附相结合的方式作为浮空器氦气提纯方式的思路,并详细给出了实现工艺流程和控制方案.换热计算结果表明:该纯化方法液氮消耗量小、氦气提纯成本低.     

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。     

气液双热源耦合换热器性能研究

设计了一种由管翅式换热器和套管式换热器耦合而成的气液双源耦合式换热器,该换热器可以实现一种介质同时与气态热源和液态热源进行同步耦合换热.对该换热器进行了详细的介绍,并对其耦合换热特性及该换热器在耦合热源热泵空调中应用时的制热工况进行了的性能测试.研究结果证明,使用该气液双热源耦合式换热器的耦合热源热泵空调系统,气液双热...     

CTFEL低温系统氦气回收纯化中的损失与应对研究

在高平均功率太赫兹大型科研装置(CTFEL)低温系统中,排放自杜瓦等设备的氦气,由于其稀缺性被加以回收纯化,但存在一定损失。通过对实际的氦气回收过程以及对以低温冷凝和吸附为主要手段的纯化过程的试验跟踪和分析,找到了氦气损失的原因,提出相应的针对措施,大大减少了氦气在回收纯化中的损失。     

冷冻靶制备用低温氦气循环系统

常温高压渗透充气、低温冷却的冷冻靶球,需要20K以下的低温循环氦气,用于冷却高压渗透室和低温恒温腔。本套系统采用GM制冷机为冷源,采用专用氦压缩机为循环泵,设计高效率的回热式换热器,实现末端的20K以下低温氦气,通过低温氦气冷却终端部件,实现了20K的低温恒温环境和渗透室的冷却。     

CAEP FEL-THz低温系统氦气纯化方法研究

鉴于氦的稀缺性,中国工程物理研究院高平均功率太赫兹大型科研装置(CAEP FEL-THz)低温系统中,必须除去回收粗氦中的杂质,以实现循环再利用。文中通过对常规氦气分离方法的比较和对低温系统低纯度氦气中所含杂质成分的分析,提出了一种基于高压低温冷凝分离和吸附的氦气纯化方法,旨在将低纯度氦气的纯度提升至满足低温系统使用的要求。据此,初步设计了一套氦气纯化系统,介绍了其工艺流程和主要部件。