冷却高温超导磁体的大冷量单级G-M制冷机

随着高温超导磁体在电工技术方面日益广泛的应用，如高温超导限流器、高温超导变压器、高温超导储能系统等。对工作在30K～40K、并可提供50W～100W制冷量的低温制冷机提出了需求。常规的单、双级G-M制冷机产品不能满足高温超导磁体的冷却要求，本文初步得到了提高单级G-M制冷机性能、增大40K温度以下制冷量的方法，并在一台常规单级G-M制冷机上验证，获得了30W/40K制冷量的好结果，指明了研制这种大冷量G-M制冷机的方向，为成功研制冷却高温超导磁体的大冷量单级G-M制冷机走出了第一步。     

2002年各期年目次

第一期冷却高温超导磁体的大冷量单级Ｇ Ｍ制冷机龚领会　张亮　肖立业 ( 1 )……………………4Ｋ以下温区脉管制冷性能的改进邱利民　Ｇ Ｔｈｕｍｍｅｓ　沼泽健则 ( 7)………………………垂直管内ＴＦＥ/ＮＭＰ降膜吸收过程中热质传递试验研究刘艳丽　徐士鸣　张利嵩 ( 1 1 )……深低温保存皮肤的一种快速冷却方法周一欣　朱兆明　纪晓峰　刘静　莫海龙 ( 1 9)………空间辐冷器耦合因子计算软件的开发成珂　李新中　陆燕　等 ( 2 6 )…………………………热声驱动脉管制冷装备波长数的计算和实验验证石静蕾　陈国邦　邱利民 ( 31 )…………     

《深冷文献消息》国内部分

20 0 15 10 1　液氦温区脉管制冷机的优化实验邱利民 ,Ｇ .Ｔｈｕｍｍｅｓ .《低温工程》 2 0 0 1　№ 3　 1～ 7研制了一台用作德国国家标准局 (ＰＴＢ)约瑟夫森效应(ＪｏｓｅｐｈｓｏｎＥｆ ｆｅｃｔ) 1Ｖ电压标准冷却系统的二级脉管制冷机。其设计要求在 4 2Ｋ提供 10 0ｍＷ左右制冷量 ,并同时冷却70Ｋ左右的冷屏。采用额定功率为 1 8ｋＷ的氦压缩机驱动脉管制冷机 ,在不同制冷量负荷条件下分别对其进行了优化。初步实验结果表明 ,在输入功率 1 8ｋＷ的情况下 ,该制冷机最低制冷温度达 2 8Ｋ ,4 2Ｋ制冷量最大达 190ｍＷ ,制冷系数达 1 …     

35 kJ高温超导磁储能(SMES)的热输运实验研究

研制了中国首台高温超导磁储能直接冷却系统,该系统不使用低温液体(液氦、液氮).在10-3Pa的真空度下,高温超导磁体线圈由1台单级GM制冷机从室温293 K冷却到19 K,Bi2223电流引线由另一台制冷机冷却到77 K以下.整个系统在通140 A直流电流的时候产生了4.5 T的磁场.系统连续运行480 h(20 d),磁体和低温系统各参数动态特性良好.实验研究表明,控制系统的漏热,优化磁体内部导冷结构,有效减少热传导部件的接触界面热阻是制冷机直接冷却高温超导磁体的关键技术.     

斯特林型高频脉冲管制冷机的实验研究

介绍了一台单级U型高频脉冲管制冷机的实验装置和实验结果.制冷机冷端无负荷最低温度达到了38.31 K,此结果为目前国内单级斯特林型高频脉冲管制冷机所达到的最低温度.当输入电功率200 W时,在50 K有0.6 W制冷量;当输入电功率为250 W时,在80 K有4.25 W的制冷量.这为40 K以下深低温,大冷量的斯特林型脉冲管制冷机的研制做出了有益的探索.通过分析压缩机运行频率对制冷机的最低温度和制冷量的影响,得出了在液氮温区针对特定的制冷温度,压缩机存在的一个最佳工作频率.在此工作频率下,压缩机和脉冲管耦合后,制冷机能够获得较高的效率.     

新型低温高性能G－M制冷机

介绍了美国Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ－Ｈｅｉｎｅｍａｎｎ低温公司用普通材料和常规技术制作的高性能Ｇ－Ｍ制冷机，描述了该制冷机的设计原理和性能。该制冷机的制冷温度已达到６．５Ｋ以下，１０Ｋ时制冷能力为５Ｗ。     

新型低温高性能G—M制冷机

介绍了美国Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ－Ｈｅｉｎｅｍａｎｎ低温公司普通材料和常规技术制作的高性能Ｇ－Ｍ制冷机，描述了该制冷机的设计原理和性能。该制冷机的制冷温度已达到６．５Ｋ以下，１０Ｋ时制冷能力为５Ｗ。     

新型磁性蓄冷材料G—M制冷机的研制

对应用磁性蓄冷材料作为二级蓄冷器填料而研制的大制冷功率两级Ｇ－ Ｗ 制冷机的研究工作进行了总结,给出了理论分析及结构设计。并在一台样机进行了实验研究,通过优化制冷机结构参数和运行参数,使制冷机二级最低制冷温度达７．８ Ｋ、２０ Ｋ 时取得１４．５ Ｗ 的有效制冷量,从理论和试验上对应用磁性蓄冷材料改善Ｇ－ Ｍ 制冷机性能的有效性进行了有益的探索。     

制冷机直接冷却的超导磁体系统

研制了制冷机直接冷却的５Ｔ,ＮｂＴｉ超导磁体系统。使用国产４Ｋ级制冷量有０．５Ｗ的ＧＭ制冷机。国产Ｂｉ２２３高温超导体电流引线和国产ＮｂＴｉ超导线。针对传导冷却超导磁体系统的特性,在磁体结构,环氧浸渍,电流引线与制冷机联结结构等做了特殊设计。为了尽量缩短整个系统的冷却时间和解决制冷机的一级制冷量不足,使用了液氮冷却的辐射屏和用液氮预冷磁体的方案。     

高温超导用10 K单级G-M制冷机性能研究

为了满足高温超导设备、气体液化、液氢贮运等方面对10 K温区大冷量制冷机的需求,对10 K单级G-M制冷机进行了理论设计和试验。理论分析了回热器尺寸及回热器填料对制冷机性能的影响。通过优化回热器填料比例及冷头运行频率,此单级G-M制冷机可以获得9.7 K的最低温度,在20 K时可以获得92.6 W制冷量,可较好的满足高温超导等领域应用。