高温超导电缆的研发现状和发展趋势

与常规电缆相比,高温超导电缆具有体积小、重量轻、容量大、电流密度高、损耗低、环境友好等优势,为未来电网提供了一种新的电力传输方式。随着高温超导线材取得的重要研究进展,国际上相继开展了高温超导电缆的研发,已有多条超导电缆工程成功地进行了挂网示范运行。本文介绍高温超导电缆的研发进展情况,并简单对高温超导电缆的发展趋势和关键技术做出展望。     

面向实用化的第二代高温超导带材研究进展

自20世纪80年代钇钡铜氧化合物被发现具有超导电性以来,它受到了世界范围内研究者的广泛关注。该材料具有高不可逆场、高超导转变温度、高临界电流密度等本征物理优势。这种材料以薄膜外延沉积在织构柔性金属基带上,被称为第二代高温超导带材。近年来,国内外数家科研机构和公司解决了生产公里级超导带材的技术瓶颈,已能够批量生产第二代高温超导带材,极大地推动了超导示范工程的开展。此外,超导带材用户单位也从应用角度向超导带材性能提出新的要求,拉动了超导带材材料的发展。本文结合国内外二代超导带材发展的主要趋势,重点介绍面向实用化第二代高温超导带材研发取得的主要进展。     

高场超导磁体研究进展及其应用

高磁场对科学技术的发展具有极其重要的作用,它孕育着许多重大的科学发现和新技术的产生。超高磁场的产生和应用研究对极端条件科学设施、生物医学工程、国防特种装备、高精度的科学仪器以及农业应用都具有重要的意义。目前世界上许多研究机构和实验室开展了基于高温超导带材绕制高场直流超导磁体的项目。本文以高场超导磁体领域几个主要的研究机构为对象,主要介绍其在全超导高场磁体方面进行的研究工作,包括设计方案、技术特点和最新的研究进展,并对高场超导磁体的主要应用进行简要介绍。     

扭带结构影响管内传热与熵产的研究进展

随着工业技术不断发展,传统换热管的传热方式已经无法满足高热流密度下的热量输运要求。扭带插入物是一种能够有效提高换热管传热效率的强化传热元件,以其结构简单、加工容易的特点受到了很多学者的关注和研究。管内流体的传热性能及熵产往往作为评价换热管性能的重要参数,因此扭带结构与流动工质对这些参数的影响成为近年来研究的重点。本文主要综述了近十年来不同结构扭带对管内传热与熵产影响的研究进展。首先,将文献中研究的扭带按照几何结构进行分类,阐述和分析了不同类型扭带对换热管的传热、熵产以及综合性能的影响,试图找出几何结构与换热管传热性能以及熵产之间的联系。其次,介绍了扭带与纳米流体复合传热技术的研究进展。最后,归纳了研究人员为达到传热性能最大化以及熵产最小化而建立的传热和熵产模型,并对模型的优缺点进行了评价。     

连续玻纤增强聚丙烯预浸带熔融浸渍过程纤维断裂研究

为提高连续玻纤增强聚丙烯预浸带（PP/GF）性能,采用熔融浸渍法制备连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带,研究了PP熔体浸渍连续GF束过程。基于Weibull分布函数建立了纤维断裂数学模型,预测预浸带生产过程中纤维断裂率并描述实验结果。结果表明,模型与实验数据吻合较好,能够为工业化生产提供指导;纤维束在浸渍模具中受到树脂熔体的作用,及纤维与设备之间的摩擦是影响纤维断裂的主要因素,适当提高浸渍模具温度,降低纤维束牵引速度,增大浸渍模具间隙能有效降低纤维断裂率,提高工艺稳定性。     

Five-layer reverse tape casting of IT-SOFC

Tape casting is a well-established method for manufacturing thin ceramic layers with controllable thickness and porosity. This study investigates the potential of 10Sc1CeSZ material for the electrolyte and anode layers for intermediate-temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFC) in an anode-supported cell (ASC) geometry. In order to use La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8 Oxide (LSCF) cathode material, a Gd_0.2Ce_0.8 Oxide (GDC) barrier layer is needed; however, thermal expansion coefficient mismatch results in delamination of the GDC from the electrolyte during high temperature sintering when fabricated by conventional tape casting procedures. For the first time, ASCs have been manufactured by a five-layer tape casting technique; barrier layer, novel composite layer, electrolyte, anode functional layer, and anode substrate. Ni-ScCeSZ composite cells were tested between 650 and 800°C in H₂:N₂ fuel (85% H₂) on the anode and air on the cathode to yield a maximum power density of .46 W/cm². These results demonstrate the feasibility of this new five-layer tape casting technique to produce IT-SOFC.     

Properties of phyllosilicate-based porous ceramics shaped by conventional tape casting and freeze tape casting

Silicate ceramics were shaped using tape casting (TC) and freeze tape casting (FTC) processes from three clays labeled HCR, KORS, and KCR. These clays exhibited mass content of 77% halloysite–10 Å, 29% kaolinite, and 98% kaolinite minerals, respectively. After casting the slurries, the dried tapes were sintered at 1200°C. The microstructure changes were characterized before and after sintering using scanning electron microscopy. The apparent porosity of TC samples was lower (36–47 vol.%) compared to values obtained with FTC samples (67–79 vol.%). The latter samples exhibited a highly textured porosity, with micron-sized pores aligned perpendicular to the tape surfaces. Upon sintering, the porosity of TC samples tended to decrease conversely to the case of FTC samples. Such behavior seemed related to the simultaneous effect of organic additives and ice templating. Consequently, the FTC samples showed a relatively low mechanical strength of 3–7 MPa and thermal conductivity of .14– .22 W m⁻¹ K⁻¹. After sintering, the mullite crystallization contributed to strengthen the bulk materials, helping to compensate for the detrimental effect of porosity on the stress to rupture and on thermal conductivity values.     

真空管道高温超导侧挂悬浮旋转运动系统改进

侧挂式磁悬浮回转系统拥有两根具有单磁场峰值的永磁轨道。在环形真空管道中,该系统的磁悬浮车可以在6 mm悬浮间隙下达到80 km/h的运行速度。在不大幅改变整体结构的条件下,探讨了一种增大系统运行速度的途径。通过将2个平行的永磁轨道合并成1个具有三磁场峰值的单轨,将显著增强系统的悬浮力,从而有望提高系统的运行速度。然而车体质量的增加将抵消悬浮力增加带来的效应。综合评估二者的影响,结果表明,相比较于具有单磁峰的双轨,具有三磁场峰值的单轨能让系统获得更高的运行速度。并且,对于三磁峰单轨系统,其最大运行速度随超导块数量的增加而增加。相比较于单峰磁轨而言,当超导块列数为17时,三峰磁轨系统的运行速度可以增大8.2%。     

滴灌带在吐鲁番与广州的大气曝晒老化试验

五种新疆生产的黑色改性聚乙烯滴灌带,分别在吐鲁番和广州进行自然环境暴露试验3年,试验结果以其力学性能表征它们的老化行为与规律。