He II常流体粘度实验测量技术研究进展

目前还没有现成的理论可以对He II粘度进行合理的说明和计算,在大多数情况下还只能依靠实验技术来满足其工程需要。本文对传统实验技术,目前出现的各种改进型实验技术进行了概述,事实表明不同的实验技术所得的结果之间偶有符合,但不能从根本上解决He II粘度对实验技术的依赖性,目前的实验技术还无法提供He II粘度数值的一致性结论。但是通过对He II粘度与温度之间的变化趋势、数值的数量级等方面的分析,证明了He II粘度在1.6 K~1.8 K之间形成了最小值区域。当温度继续低于1.6 K时,He II粘度会迅速增加,同样在温度高于1.8 K时,随着温度的增加,He II粘度也会迅速增加。     

1.8 K常压超流氦低温系统漏热分析及真空泵抽速计算

给出了1.8K常压超流氦低温系统的工作原理.对HeⅡ腔的漏热进行了分析和计算,包括环氧隔热板、安全阀、支撑杆以及测量线与电流引线底座同He Ⅰ腔的导热,真空夹层之间的残余气体导热以及HeⅡ腔内杜瓦与其外周冷屏的辐射换热.根据漏热值,对所需真空泵的抽速进行了计算,同时给出了预冷与节流相结合获取1.75 K超流氦方案物理过程的温-熵图.     

超流氦相分离器实验装置降温过程仿真与实验结果

超流氦(HeⅡ)多孔塞气液相分离器研究需要控制性能良好的超流氦实验装置.针对实验中的减压降温过程进行了仿真计算,仿真模型中考虑了超流膜爬行对温度的影响,针对仿真的工况,进行了实验验证,仿真结果与实验符合的很好.在HeⅡ氦池温度范围为1.5～1.9 K的条件下采用本实验装置对HeⅡ通过多孔塞样品进行了初步的实验,实验中控制了实验工况,测量了蒸发氦气流量,多孔塞两端温差和压差,在小温差、压差区域和较大温差、压差区域分别观察到超流氦的两种不同的流动特性.     

潜热型纳米流体粘度特性的实验研究

实验测量了潜热型纳米流体TiO2-BaCl2-H2O的粘度,分析了纳米粒子体积分数和温度对纳米流体粘度的影响.实验结果表明,在BaCl2水溶液中添加纳米TiO2会增加其粘度,且随着粒子浓度的增加,粘度增加越显著;粘度随温度降低而升高.潜热型纳米流体TiO2-BaCl2-H2O的粘度不随剪切应力的变化而变化,表现为牛顿型流体的流变特性.基于实验数据,建立了潜热型纳米流体TiO2-BaCl2-H2O粘度的计算模型,模型预测值与实验值的误差在2％以内.     

深过冷Ni-Cu-Si合金熔体中的快速枝晶生长

为了揭示多元合金中的枝晶生长规律,采用电磁悬浮技术实现了Ni-10%Cu-10%Si三元合金的深过冷与快速凝固,实验中合金熔体获得的最大过冷度为236K。对合金快速凝固过程中初生相-αNi的枝晶生长速度测定结果表明,其与过冷度之间存在幂函数关系:V=1.6×10-13ΔT5.7。当ΔT较小时,随着ΔT的增加V增加缓慢,当ΔT较大时,随着ΔT的增加V迅速增加。对比分析表明,溶质Si对-αNi枝晶的生长影响显著,而溶质Cu则几乎没有影响。随着过冷度的增加,未发现-αNi相的微观形态从枝晶向等轴晶转变,但-αNi晶粒尺寸均随着过冷度的增加而急剧细化。     

第四代光谱辐射度和色温度国家基准装置的研制

基于高温黑体辐射源BB3500M研究并建立了第四代光谱辐射度和色温度国家基准装置。采用稳流和稳温相结合的反馈工作模式,开启后3 h即达到温度稳定。3 016 K时,1 h内的温度变化小于0.59 K。温度测量直接溯源至Pt-C和Re-C高温共晶点黑体,2 980 K时的测量不确定度为0.64 K(k=1)。光谱辐射亮度和光谱辐射照度的波长范围向短波分别扩展至220 nm、230 nm,长波扩展至2 550 nm,达到全波段光谱辐射亮度CCPR-S1比对的能力。新基准增加了分布温度参数的测量能力,2 353 K和2 856 K的测量不确定度(k=1)分别改善为1.6 K和2.1 K。对基准装置入射光学系统的辐照不均匀性以及短波紫外大气传输过程所带来的散射和吸收进行了数值计算,提出理论修正方法,将辐照不均匀性测量误差减小0.3%,大气传输误差减小0.29%。     

氦蒸汽压标

1968年国际实用温标(IPTS-68)的温度 T_(68)的下限止于13.81K,即平衡氢的三相点。只是在其文本的附录Ⅱ中提到温度范围0.2K～5.2K 的实用温标的温度可从~4He和~3He 蒸汽压的测定导出。“1958年~4He 温标”和“1962年~3He 温标”只是建议的温标,其温度依次以 T_58和 T_62表示。     

超低温致冷

前言极低温的获得不仅仅以绝对零度为目标,而且对2.6毫K时液~3He的超流转变,1.1毫K时固~3He核自旋系的有序化这样一些基础物理中重要现象的发现来说也是重要的。这些现象得以证实正是取决于能长期可靠地维持毫K,微K温度这一实验技术上的进展。以前,为了获得低于1K的温度,应用顺磁性盐的绝热去磁法。而现在用~3He—~4He稀释致冷装置取代它即能获得2～3毫K的温度。而且维持这样的低温达半年以上正在成为可能。因此,以这种稀释致冷机为基础,同时可采用波麦朗邱克冷却、核绝热去磁法     

高准确度铯-氦光泵磁强计的粒子数密度配比研究

为研发高准确度铯-氦光泵磁强计探头的制备工艺,该文通过分析铯、氦两种混合物质的气室内各组分间的潘宁电离和自旋交换碰撞过程,从理论上给出铯-氦磁强计的最佳粒子数配比关系N_(Cs)∶N_(He)≈1.9∶1。为验证该理论,搭建一套铯-氦磁强计系统,分别通过调节温度和激励微波来控制铯原子和氦原子的数密度,当磁共振信号达到最优化状态时,测量铯氦粒子数比值为N_(Cs)∶N_(He)≈1.6∶1。考虑到理论计算时对亚稳态氦原子退极化率的保守估算和实验过程中对气室内部温度的测量误差,该理论值和实验结果吻合度较为一致。研究结果表明:在制作铯-氦光泵磁强计探头气室时,铯原子与亚稳态氦原子的原子数密度比值应该介于1.6~1.9之间。     

沉积在液体基底表面铁薄膜的矫顽力与温度关系研究

研究了沉积在液体基底表面铁薄膜的矫顽力与温度的依赖关系.实验发现矫顽力Hc和交换偏置He分别在临界温度Tcrit=10 K～15 K和4 K呈现一个极大峰值.研究结果表明,该奇异的矫顽力特性主要与在冻结温度T=30 K～50 K下铁薄膜氧化层中出现的低温类自旋玻璃态相关.矫顽力Hc的极大值峰的高度随薄膜厚度增大而急剧减小,这与薄膜的微观结构、界面粗糙度、晶粒度等因素有关.     

TerminalBlend废胶粉-纳米SiO_2改性沥青粘温关系及低温韧性

为评价废胶粉-纳米复合改性沥青的高温抗变形性、流变特性及低温韧性,制备了湿法Terminal Blend胶粉-纳米SiO_2复合改性沥青,并借助旋转粘度、针入度、软化点、5℃和15℃延度试验进行了性能表征,还基于实测表观粘度拟合了复合改性沥青粘度-温度关系。结果表明:掺加纳米SiO_2后,复合改性沥青针入度减小,软化点升高,高温抗变形性能得到改善,且纳米SiO_2掺量越大,改善越显著;纳米SiO_2掺量4%时5℃延度比未掺前提高约37.5%。此外,复合改性沥青高温粘度较基质沥青和未纳米改性时有所增加,但135℃粘度不超过1500cP,施工和易性良好;粘度数据拟合还表明在135~200℃温度域内,复合改性沥青粘温关系符合较好的指数关系。     

胍基聚电解质与聚丙烯共混体系的流变性能研究(Ⅰ)PHGC/PP

以毛细管流变仪研究了不同组成的 PHGC/ PP共混体系的熔体流变行为 ,分别讨论了熔体粘度与温度、共混体系组成之间的关系 ,并在电镜下观察了共混体系的相态结构 ,分析了共混体系的相容性对熔体流变行为的影响。结果表明 ,在实验条件下 ,PHGC/ PP共混体系为切力变稀型流体 ;PHGC与 PP相容性较差 ,在 PP中分散颗粒较大 ;PHGC含量较低时 ,熔体粘度有极小值 ,随着温度和剪切速率的变化 ,熔体粘度随 PHGC含量的变化呈现出不同的变化趋势。在 PHGC含量为 2 .5 %时 ,非牛顿指数最大 ,粘流活化能最小     

超重油降粘中超声波作用的研究

以委内瑞拉超重油和新疆风城超重油为研究对象,进行了超声辅助降粘的研究。在实验中,制备了两类四种实验样品:分别掺入20%和30%柴油的两种委内瑞拉超重油样品、在O/W降粘体系下制备的委内瑞拉超重油样品和风城超重油样品。使用频率为18 k Hz的超声变幅杆和24 k Hz的超声清洗槽对上述四种实验样品进行超声处理,结果表明:1)对掺入20%和30%柴油的委内瑞拉超重油,经过超声处理的超重油样品在20℃时粘度分别增高了25%和15%以上;2)在O/W降粘体系超重油降粘中,风城超重油样品经过超声作用后,在20℃粘度降低了25%以上,而降粘剂的使用量可减少20%,超声辅助降粘效果明显;3)在O/W降粘体系超重油降粘中,委内瑞拉超重油样品经过超声处理后,在14℃时,超声处理过的样品的粘度降低不高于25%,在高于这一温度的情况下则未观察到明显的粘度降低。文中对上述实验结果产生的原因进行了定性的分析。     

影响氧化淀粉胶粘剂粘度的因素的研究

论述了淀粉胶粘剂的粘度与瓦楞纸板的质量的关系,着重研究了氧化剂用量、氧化时间、氢氧化钠用量、水比、氧化温度、贮存时间、贮存温度等因素对氧化淀粉胶粘剂粘度的影响,并进行详细的讨论,研究结果表明：当氧化剂用量（以淀粉重量%计）1.8%-2.4%,氢氧化钠用量1.6%-2.6%,水比4.5-5.5,氧化时间15-25min,氧化温度20-30（时所制得的胶粘剂的性能比较适宜瓦楞纸的生产,胶粘剂应贮存在密闭容器中。     

带有分凝器的小型自复叠制冷循环性能分析

为了提高小型自复叠制冷装置中CO2和丙烷的分离效率,在循环中增设了分凝器。分析了CO2浓度、冷凝器出口蒸汽干度及分凝器高压侧出口温度对带有分凝器的自复叠制冷循环性能的影响。结果表明,当CO2质量浓度从0.22上升到0.31时,实验和理论计算的蒸发温度分别升高了6.8 K和5.7 K,相应的COP分别提高了68.3%和24.9%。当冷凝器出口蒸汽干度从0.5增加到0.9时,蒸发温度先降低后升高,在干度等于0.7时达到了211.37 K的最低值;COP陡降了98.8%。此外,分凝器高压侧出口温度升高8.21 K导致蒸发温度升高了1.41 K,COP增加了21.3%。     

KCl-NaCl和KCl-NaCl-MgCl_2熔体粘度的实验研究

KCl-Na Cl和KCl-Na Cl-Mg Cl2是熔盐电解和熔盐萃取中常用的电解质或萃取剂,粘度对搅拌过程中的流场分布和传质效率等有重要影响。为确定两种体系的粘度数值范围,利用高温震荡杯粘度仪测量摩尔分数分别为50mol%KCl-50mol%Na Cl和45mol%KCl-45mol%Na Cl-10mol%Mg Cl2熔体的粘度,考察两种体系在973~1 123 K的温度范围内,粘度与温度之间的关系;并通过对比相同温度下两种体系的粘度值,确定Mg Cl2的加入对熔体粘度的影响。结果表明,两种体系的粘度均随温度的升高而降低,Mg Cl2的加入可进一步降低熔体粘度,在使用温度范围内两种熔体流动性均良好。     

工质粘度对单相流体回路工作性能影响

当航天器所需热控单相流体回路排散的热负荷减小时,在太空对辐射器的作用下,流体回路内工质温度降低(处于低温工况),与设计工况相比,因温度降低而使得工质粘度增加,导致单相回路流动阻力损失增加.本文工作在对工质粘度对单相流体回路影响理论分析的基础上,开展了不同温度条件下的流体回路实验研究,对理论分析结果进行验证的同时,获得了大量的实验数据和有益结论,这些将对热控单相流体回路优化设计、工质选择等提供参考.     

C布预制体C/C复合材料磁电阻特性研究

C布预制体C/C复合材料试样经不同温度石墨化处理后,通过X射线衍射法标定其石墨化度,研究其磁电阻特性。结果表明:随着石墨化度的提高,C/C复合材料的磁电阻增大;石墨化度对C/C复合材料磁电阻-位向关系无影响,磁电阻-位向关系是材料本身的特性,不随石墨化度、磁场强度、测量温度等因素的变化而变化,实验用材料最大磁电阻出现在90°位向处;固定磁场强度,不同石墨化度试样的最大磁电阻随测量温度(5～300K)的增加线性降低;测量温度高于5K,外加磁场小于1.2T时,磁电阻随磁场强度的增大线性增大,场强高于1.2T后,磁电阻不再随磁场强度的增加而变化;测量温度在4.2K时,磁电阻随外加磁场的变化会出现量子化平台。     

具有独立气路的液氦温区G-M型二级脉管制冷机性能研究

研究了一台具有独立气体回路的液氦温区G-M型二级脉管制冷机的制冷性能.目前的实验装置由两套独立的单级双向进气型脉管系统构成,第一级冷头对第二级进气的预冷通过安装在第二级回热器中部的换热器与一级冷头之间的热联接来实现.研究表明,该制冷机采用4He为工质,分别以Leybold CP4000和RW2氦压缩机来驱动第一级和第二级,可以获得2.18 K的最低无负荷制冷温度,4.2 K提供的最大制冷量为595 mW.     

液氦温区VM-PT制冷机气量分配特性研究

VM气耦合脉冲管制冷机(VM-PT)是一种新型的液氦温区制冷机,为探索两级气耦合复杂的机理,本文采用Sage软件构建了低温调相VM-PT制冷机的整机模拟程序,研究了运行频率、平均压力、毛细管长度以及Er3Ni填充长度等参数对两级气量分配的影响。数值结果表明运行频率、平均圧力、毛细管长度以及Er3Ni填充长度均会影响两级质量流的分配,进而影响制冷机的最低温度,权衡工质的做工能力以及蓄冷器损失两方面因素,该四个参数均存在一个最佳值。搭建了实验平台并对数值模拟进行了验证。在实验中通过优化毛细管和蓄冷器,在运行频率1.6 Hz、平均压力1.4 MPa、压比1.6的情况下得到了3.86 K的无负荷制冷温度,在4.2 K可提供约10 mW的制冷量。