超低温条件下光纤光栅温敏系数标定

为了解决超低温环境下光栅温敏系数标定的可靠性问题,将参考温度计探头和光纤布拉格光栅传感器封装在自主设计的非接触液氮冷却方式的测温模具中,在93～293 K的超低温环境下进行标定实验探究,并利用裸栅的温敏系数和涂层的热膨胀系数来验证本实验设计的可信性.实验结果表明,参考温度计的初始最大温变速率为1.8 K/min,有效降...     

微细管束换热器结霜及流动对流换热特性实验研究

利用可视化换热器性能实验台测试了微细管束表面在无换热、大温差、凝露条件下不同风速工况的流动损失与空气侧换热系数。同时探究了超低温工况下,相对湿度和风速对微细管束换热器流动换热特性影响。相对湿度增大,湿空气释放潜热增加,结霜量增大,换热器前后压损增加。高速气流具有剪切作用,风速增大会导致结霜迟滞。     

超低温烧结微波介质陶瓷制备工艺的研究进展

传统方法制备微波介质陶瓷通常需要1 000℃以上高温，不仅工艺周期长、能量消耗高，而且难以实现多种材料体系的集成共烧。如今，无线通讯技术的不断革新和蓬勃发展对微波器件小型化、集成化提出了更高要求，低温共烧陶瓷/超低温共烧陶瓷技术被开发和广泛应用。研究烧结温度更低、烧结效率更高，且微波介电性能优异的节能环保型绿色制备工艺，已经成为全球范围内研究热点之一。液相烧结、热压烧结、微波烧结、放电等离子体烧结、闪烧等烧结工艺的提出促进了低温烧结微波介质陶瓷的发展。最近，又出现了一种新的超低温烧结工艺—冷烧结技术。冷烧结具有极低的烧结温度(一般≤300℃)、可在短时间内实现陶瓷高致密化，且在物相稳定性、复合共烧以及晶界控制等方面有着优势，为超低温烧结工艺以及微波介质材料体系的开发提供了新的契机。     

不同低温工况下混凝土的受压强度研究

基于由常温（20℃）降至给定低温（-40、-80、-120、-160、-190℃）、经历低温再直接或以1℃/min匀速回至常温3种工况下的混凝土受压试验，研究了不同低温作用下混凝土的受压强度及其离散性。结果表明：随着低温温度的降低，混凝土的受压强度变化率高于常温时的受压强度变化率，且整体呈增大趋势，其离散性也明显变大；而经历低温再直接和以1℃/min匀速回至常温时混凝土的受压强度变化率相比常温时均有所提高，但与低温温度关联度较低，其离散性也均减小。     

超低温管道法兰螺栓扭矩计算研究

液化天然气工程超低温管道为压力管道，适当的法兰螺栓扭矩对保证法兰的密封完整性的非常重要。以往项目中通过经验来对螺栓进行紧固，对法兰的密封性造成的极大的潜在风险。为了得到适当的螺栓扭矩值，必须研究液化天然气工程中超低温管道法兰的螺栓扭矩计算方法。作者研究了各个标准规范，得到了三种可信的可实施的法兰螺栓扭矩计算方法，从计算结果上看三种计算方法随着螺栓直径越大，计算结果越接近，为今后工程项目中法兰螺栓扭矩的计算提供了借鉴。     

超低温锂离子电池性能的综合调控

为提高锂离子电池-40℃场景下的充放电性能，采用电导率、黏度、SEM和电化学测试等，研究电解液以及负极调控对锂离子电池低温性能的影响。当采用LiBF₄和VC作为添加剂的改性电解液，负极搭配硬碳材料，钴酸锂锂离子电池具备优良的超低温性能。在低温-40℃放电，容量可达常温时的94.9%。该电池具备较好的低温充电能力，在-40℃以0.2 C充电、0.5 C放电在2.5～4.2 V循环100次，容量为首次低温充电时的71.8%。     

超低温液化天然气阀门密封面堆焊工艺研究

超低温液化天然气阀门因其使用环境特殊，需要在其密封面上堆焊硬质合金。通过对试件采取等离子弧粉末堆焊和手工钨极氩弧堆焊工艺实验，对比发现等离子弧粉末堆焊比手工钨极氩弧堆焊焊接变形小，效率高，稀释率更高，两者焊后焊缝熔合区硬度测试值、化学成分均与焊材相近。     

超低温冷风系统的设计与传热特性分析

为满足航空难加工材料的深冷加工需求，设计了一种超低温冷风系统。通过对关键部件选型，搭建了超低温冷风系统实物。基于AMESim仿真平台，构建超低温冷风系统的管路传热模型。通过系统仿真与试验对比，验证高液氮流量下仿真模型的可靠性。利用仿真模型进行不同液氮流量、不同空气流量条件下的试验，结果表明，位于保温软管前端混合器出口处的温度稳定速率远高于系统终端出口处的温度稳定速率。随着液氮的增加和空气流量的增大，温度的变化趋势减缓，温度损失逐渐减小。     

介质物态变化对超低温阀门降温效果的影响

深入研究超低温阀门的关键技术，对提高我国特种阀门技术具有深远影响。在仿真模拟超低温阀门温度分布时，采用的分析方式忽略了低温介质吸收热量发生相变后，所产生的低温气体与阀门之间的热量传递。为此，以Class300-DN65超低温截止阀为例，研究了稳态工作过程中介质物态变化及相变产生的低温气体对阀门降温效果的影响。首先，对绝热状态下介质流动的过程进行了计算流体动力学(CFD)仿真模拟，并建立了其传热学模型，以解释热量的传递过程；然后，研究了发生热量传递时阀盖内部间隙、以及阀体内流场介质物态分布规律；最后，根据稳态流-热耦合分析了阀门的温度分布情况。研究结果表明：由液化天然气闪蒸以及汽化产生的低温气体会在阀盖内部空腔底部流动，不断与阀盖、阀杆对流换热，从而对其进行降温。未考虑低温气体对阀门结构温度场的影响时，填料函底部温度为10.6℃;考虑低温气体时，填料函底部温度仅为-0.2℃。因此，设计超低温阀门时需要考虑低温气体对阀门的降温效果，否则容易导致密封失效。     

2219铝合金差厚球壳梯度超低温拉深成形规律

针对铝合金差厚球壳薄厚过渡区易集中变形而导致开裂的难题，利用超低温条件下铝合金伸长率与硬化指数显著提高的双增效应，提出铝合金差厚球壳梯度超低温拉深成形新方法；通过超低温拉深成形工艺装置，在梯度超低温条件下试制了直径为Φ200 mm的2219铝合金差厚球型曲面件；结合数值模拟，分析了差厚球壳梯度超低温拉深成形规律，揭示了薄厚过渡区的变形协调机制。结果表明：超低温下高硬化能力可转移薄厚过渡区的集中变形，并且具有足够的塑性变形能力来承受由厚区约束导致的薄区变形增大；在梯度超低温下，厚薄比为2.0的差厚板的成形性能显著提高，相对常温提高76.4%。梯度超低温成形差厚球壳具有巨大潜力，可为大型差厚薄壁曲面件成形提供新路径。