散裂中子源低温系统的概念设计

为促进中子散射技术在中国的进一步发展,中国科学院和广东省政府将在广东省东莞市建设一座基于加速器的散裂中子源装置(CSNS).设计的低温系统主要包括氦制冷机、氢循环冷箱和氢安全系统,其中氢循环系统采用单相超临界氢循环工质,氢泵强制循环的技术模式.氦制冷系统提供低温氦气,通过换热器将氢循环回路的全部热负荷带走,氢安全系统采用了多重屏障隔绝措施来确保低温系统的安全.介绍了CSNs低温系统的基本原理和布局,并详细说明了其主要技术参数及工作过程.     

氦氢混合制冷工质的爆炸极限试验

在微型低温制冷机中，为了提高制冷机的热力学效率，越来越多地使用氢氦二元混合工质。由于氦气是惰性气体，具有阻燃作用，因此，在使用时容易产生麻痹思想而引发事故。为此对不同配比的氦氢混合气进行爆炸试验，分别得到了它们的爆炸极限。结果表明：氦气对氢气虽然具有一定的阻燃作用，但当样气中氦的摩尔百分含量小于50％时，氦氢混合气的爆炸上、下限随氦的百分含量的增加而有所升高，但其爆炸区间的绝对值几乎与纯氢相近；只有当样气中氦的摩尔百分含量大于50％后，样气的爆炸下限随氢的百分含量的减少迅速递升；直至氦气和氢气摩尔比例大于10时，样气与任何比例的空气混合都不会爆炸，且较氢氮混合气更安全。     

超临界氦增压与排放过程的压力温度特性

为了探讨超临界氦增压技术在中国运载火箭和航天器上实现的可行性,进行了超临界氦增压排放实验研究。分析了低温杜瓦内的超临界氦的热分层稳定性;讨论了温度计引线两端大温差引起热声振荡和漏热现象;此外,由于节流微分效应和换热器管壁轴向导热,换热器出口温度在排放过程出现大幅温度波动。实验结果证明超临界氦增压过程中增压压力平稳、可靠,压力容易控制。但后续改进实验中应消除换热器节流微分效应导致的出口温度波动,并且减小杜瓦以及支撑结构的漏热。     

PFHE型五级液氮预冷氢膨胀与四级氦膨胀氢液化工艺研究

研究了以板翅式换热器(PFHE)为核心的30万方/天五级液氮(LN2)预冷氢膨胀制冷氢液化系统和四级氦膨胀制冷氢液化系统的原理和工艺流程,两种氢液化工艺均可将氢气液化为-252℃的液氢(LH2);给出了两种氢液化工艺具体参数和主液化装备板翅式换热器的设计计算方法;借助制冷效率、压力损失等主要参数理论计算和两种工艺的特点...     

中国散裂中子源氢循环系统的氦降温调试试验研究

中国散裂中子源(CSNS)氢循环系统建成后,需要进行降温调试实验,以获得满足运行要求的温度、压力和流量参数。为了保证人员和设备的安全,先使用氦气替代氢气,成功后再使用氢气进行降温调试实验。介绍了氢循环系统及降温调试的原理,氦气降温调试的过程及相关的降温曲线,分析了降温过程中的异常现象。经过5轮调试实验,顺利完成了氢循环系统的氦降温调试,为氢循环系统的氢气降温调试实验奠定了基础。     

模拟超临界氦迫流冷却系统

为ＣＩＣＣ子缆及子缆接头试验而设计的超临界氦迫流冷却系统由高压氦气钢瓶,汇流排,减压阀,流量控制阀,换热器等部件组成。     

深冷文献消息

机械の研究1976 №2 277~281(日)探讨了氦液化器及氦制冷机工作的热力学原理,主要结构型式,改进上述设备的可能途径,其中包括提高膨胀机和换热器的效率和可靠性,延长运转周期,减少氦气损失,改进绝热,缩小尺寸,减轻重量,工作过程自动化。介绍了几家公司有关透平膨胀机,换热器和氦纯化系统的新设计,简单分析了有关氦液面、流量、温度和压力测量的问题,介绍了有关低温绝热和结构材料的资料     

稳态混合磁体装置低温系统过冷槽的设计与优化

40 T稳态混合磁体装置的外超导磁体需要4.5K、5×105Pa、18 g／s超临界氦迫流冷却,拟采用盘管换热器将从制冷机出来的氦冷却至超临界状态.首先对氦制冷机进行混合模式的热力学分析,确定过冷槽中盘管换热器的进口压力及温度,进而提出阶梯管径理论,根据工程要求设计并优化盘管换热器,得出盘管换热器的盘绕方式及尺寸;最后...     

粗氖氦塔冷凝器的传热计算方法

介绍了提高全低压空分设备粗氖氦气提取率的方法和基本原理;提出了采用分段简化计算法求取粗氖氦塔冷凝器传热系数的方法,并列出了传热系数的应用值。图2。     

中国散裂中子源低温系统调试及运行进展（英文）

中国散裂中子源(简称CSNS)低温系统的主要作用是为靶站慢化器提供满足温度和压力要求的低温超临界氢。低温系统的调试历经1年,主要包括4个方面:(1)氦制冷机验收测试,使用制冷机内部的加热器作为热负载,测试制冷机的制冷量;(2)氦降温测试,使用模拟负载模拟慢化器动态热负荷,采用氦气降温至20K后复温并检漏。(3)氢降温测试,采样氢降温至20K并优化控制逻辑。(4)低温系统与慢化器的联合降温测试。CSNS低温系统目前已经完成了所有调试工作,并配合靶站谱仪的调试工作完成5次较长时间的持续稳定运行。     

冷氦增压系统换热器换热性能研究

为研究各种流量工况下冷氦增压系统中换热器的换热性能和压力损失,开展了冷氦增压系统搭载发动机试验和数值仿真研究,研究结果表明通过换热器的冷氦气体流量增大,换热器的出口温度降低且对换热器压力损失增加,数值仿真结果与试验结果吻合较好,换热器性能试验研究为提升冷氦增压系统工作性能打下基础。     

冷氦热交换器的研制

冷氦热交换器用于冷却向运载火箭充注的氦气，介绍了该热交换器的结构、设计特征和试验结果。使用表明，换热器的性能达到了设计要求。     

空调两器检漏氦气的纯化循环使用分析

空调行业在两器生产过程中需要使用氦质谱检漏仪对两器产品进行氦检,检漏过程中使用的氦气通过回收装置循环使用。当循环使用的氦气纯度较低时进行排空并补充高纯度氦气,以提高检漏过程中的氦气纯度。针对排空的低纯度氦气,为满足氦气检漏纯度要求,通过纯化可以将其纯度提高,实现氦气在空调两器检漏过程中的循环使用。     

中国先进研究堆(CARR)冷中子源装置设计

对中国在建的核功率为60 MW的中国先进研究堆中冷中子源系统的设计作了总体描述.该冷中子源采用液氢作为慢化剂,主要由两个分系统氢循环系统和氦制冷系统构成.氢循环系统中的冷包设计为带氦助冷通道的液氢层为月牙形的冷包.氢在连接冷包与氢氦换热器的单管内进行两相热虹吸循环.冷包材料和慢化剂氢的核发热通过氦制冷系统产生的冷氦带走,氦制冷系统采用带液氮预冷的逆布雷顿制冷循环.     

开架式气化器竖直圆管内超临界氮换热实验研究

目前国内外对液化天然气(LNG)接收站的开架式气化器中超临界天然气的流动换热实验研究非常少,本文为了研究开架式气化器中竖直管内超临界流体的流动换热特性,搭建了竖直单管超临界流体换热实验平台。以液氮代替液化天然气,研究了氮入口压力、水温和水流量等不同参数对换热的影响。结果表明:在拟临界温度以下,表面传热系数随着压力的增大逐渐减小,但拟临界温度以后,这种趋势相反;当水流量足够大时,氮出口温度取决于管外水温而不是水侧流量。最后,基于实验数据拟合出了适用于竖直圆管内超临界低温流体流动换热的半经验关联式,关联式预测值和实验值的平均绝对偏差为8.42％,可以准确预测竖直加热管中超临界氮的表面传热系数。     

换热器壳程结构的实验研究及节能分析

为对管壳式换热器不同壳程结构进行实验研究,设计建造了普通单弓形折流板圆管换热器和无折流板的椭圆扭曲管换热器实验台。通过测试换热器管壳两侧的传热系数、压降和换热量等参数,对比分析了两种不同壳程结构的换热器在相同尺寸下、相同工况的传热性能。实验结果表明椭圆扭曲管管侧的表面传热系数比普通圆管和折流板换热器均有大幅度提高,随雷诺数的增大,管内表面传热系数约为普通圆管的1.27～1.43倍,管外壳程表面传热系数约为普通圆管的1.36～1.76倍,能够有效提高换热效率。另外与传统的单弓形折流板换热器相比,壳程压降显著减小,约为折流板换热器的30～35%。椭圆扭曲管换热器既强化了管内传热,又减小了壳程压降,是一种非常有效的提高换热效率的手段。综合比较管壳侧的传热效率,发现在低雷诺数工况椭圆扭曲管换热器的节能效果更好。     

基于深冷技术的液化天然气蒸发气提氦流程优化分析

针对中国宁夏银川某一提氦工厂液化天然气蒸发气(LNG-BOG)提氦液化流程,采用Aspen Hysys构建BOG提氦气系统和氦气液化系统的流程模型,首先分析了BOG提氦气流程中关键参数对能耗设备的影响情况。之后采用遗传算法,以系统单位能耗为目标函数,分别对BOG提氦气系统和氦气液化系统中关键能耗参数进行优化。同时采用■分析方法,分析优化前后氦气液化系统的■效率以及■损失情况。结果表明,BOG提氦气系统和氦气液化系统经优化后系统单位能耗分别为8.351 5 kWh/Nm³和0.751 9 kWh/Nm³,相比优化前分别下降7.09%和14.71%,且氦气液化系统■效率较优化前提高了18.54%,■损失下降12.79%,换热器换热总量约上升2.54%。因此整个系统在优化后单位能耗有所降低,系统运行经济性得到提高。     

水冷套管式CO_2气冷器的设计及实验研究

本文设计了一台CO_2套管式气冷器并对其进行了换热特性的实验研究。该气冷器采用逆流三重套管,CO_2在内管流动,冷却水在内外管间流动。实验研究了不同CO_2质量流量、入口压力和冷却水温度对传热系数、换热量和换热器效能系数的影响。实验结果表明,随着CO_2质量流量的增加,传热系数和换热量均呈先增后减的趋势,换热器效能系数逐渐减小;CO_2质量流量不变时,传热系数、换热量和换热器效能系数均随气冷器CO_2入口压力的升高而逐渐增大;随着冷却水温度的升高,传热系数、换热量和换热器效能系数均逐渐减小。     

高效气体发生器氦检系统的设计研制

针对汽车安全气囊气体发生器自动化装配生产线中氦检工位检测精度与工作节拍矛盾的问题,结合真空箱氦检法的优点,设计了高效气体发生器氦检系统。基于发生器结构组成和氦检工作原理的特点,进行了理论计算和气动控制系统设计,在该系统中进行了大漏检测、无氦气填充实心件检测和标准件在线检测实验。实验结果证明,系统大漏防错件检测压力均大于180 Pa,合格产品检测压力均小于60 Pa,无氦气填充实心件的氦检漏率在10-10Pa·m~3/s数量级,在线产品氦检泄漏率均小于2.7×10~(-7)Pa·m~3/s,氦检节拍小于8 s,氦检系统的检测功能、工艺流程和防错等方面能够满足发生器自动化产线要求。     

低充氦浓度氦质谱检漏技术应用研究

为解决不允许抽真空和充压的密封装置的密封性能检测问题,开展了较低充氦浓度的氦质谱检漏模拟实验。实验采用通道型标准漏孔和模拟密封容器,在容器内的氦气浓度为0.5‰,1‰,3‰,5‰时分别实测了混合气体中氦气通过漏孔的漏率,基于混合气体以同种比分通过分子流漏孔的假设,不同浓度下测得的漏率结果与理论计算相比较;实验得出了在一定体积的空间内定点释放少量的氦气自由扩散至基本均匀分布所需时间。在实验的基础上,专门设计低充氦浓度检漏的标定装置,可降低因标准漏孔的氦浓度与检漏充氦浓度相差较大而引入检漏结果的不确定度。