中子慢化器低温及真空性能测试系统设计北大核心CSCD

中子慢化器低温及真空性能测试系统,用于验证中国散裂中子源氢慢化器的低温性能和真空密封性。此套系统由供液系统、气体加热系统、流量控制系统、温度与压力监测系统组成,采用液氮替代液氢作为测试介质,通过加热器对液氮直接加热的方式获得低温氮气。每根输液管道都是独立的真空单元,配有真空抽口,采用双层不锈钢管道,管道之间做绝热处理。通过控制加热器与内管的装配精度来保证气体换热效率。使用Lakeshore Model 336温控仪和TELEDYNE HASTINGS流量控制器进行气体温度和流量调节。该系统气体输出温度精度达到±5 K,气体输出流量约500 L/min±10%。此套系统不仅为大型低温系统提供安全可靠的低温测试工作介质,同时节约了实验成本,将来在航空航天领域能得以应用推广。     

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。     

基于AMESim的液氮可控传输性能分析

针对超低温冷却加工液氮可控传输难题,分析了热流量、管路压降等复杂因素对液氮可控传输的影响机制,提出了基于AMESim的液氮可控传输性能分析方法,建立了受热管道液氮两相流动传热数值模型,并在此基础上,研制出一套液氮可控传输原理性系统。通过对比实验表明,提高系统的输入压力能够增大低温流体的流量,缩短系统进入热平衡状态的时间,提高输出流体的干度和流型的稳定性;研制出的液氮可控传输原理性系统在输入压力为1.3 MPa时,在一定的开口范围内,能够稳定输出流量可控的低干度流体,且符合超低温冷却加工的要求。     

一种用于飞秒激光实验的柔性真空低温系统

为满足某飞秒激光实验需要,研制了一套低温系统,该系统由真空腔体和制冷系统组成,制冷系统冷源为液氮或液氦。在实验晶体样品的周围使用4个并联电阻加热片提供加热功率,通过PID控制策略,可以将晶体温度控制在5—300 K范围内的任何点。除此之外,该低温系统引入了柔性的输液和排气管路,能够保证晶体在二维移动平台控制下实现一定范围内的移动和转动。介绍了整个真空低温系统的组成,并对系统漏热和晶体温度分布进行了数值模拟,完成了温度测量与控制实验。实验结果表明,通过采用冷气体调节与PID组合的控制策略,当在5—80 K内使用液氦作为冷源时,晶体温度的波动小于0.9 K,当在80—300 K内使用液氮作为冷源时,晶体温度波动小于1.3 K。     

低温数据采集在中性束注入中的设计与应用

低温系统是中性束注入器（NBI）获得高真空的有效手段,因此对低温系统的测量和监控的能力将直接影响真空系统的质量。从硬件和软件上设计了一套可以精确测量和监控液氮温度和液氦温度的温度采集系统。硬件上根据液氮和液氯温度差别大的特点,采用Pt100和Cernox两种电阻温度传感器并设计了相匹配的信号放大、传输、A／D采集及转换电路;软件上采用面向对象编程方法设计系统控制程序,使系统具有很高的重用性和扩充性。     

LNG低温真空管道真空度测试试验台设计与应用北大核心CSCD

为了研究温度变化对液化天然气(LNG)低温真空管道真空度的影响,文章基于表面温度法与温度场原理测量真空度的方法,设计出了一套基于温度法的高精度测量LNG低温真空管道真空度试验台。该低温真空管道真空度测试试验台以高真空多层绝热作为绝热方式、以多层反射层和隔热层组成的保温层作为绝热材料、以奥氏体不锈钢作为低温绝热管道的材料、以5A分子筛作为吸附残余气体的吸附剂,以低温液体容器、模拟服役管道、低温液体缓冲区、真空度和温度测试单元模拟实际中的真空管道,只需要通过测量真空管道外管外壁温度及对应的环境温度,获得其真空度。文章所设计的LNG低温真空管道真空度测试试验台攻克了目前真空管道中无法直接测量管道真空度的难题。     

薄膜光电性能表征用小型液氮低温恒温器

本文介绍了一种高真空低温环境下用于薄膜光电性能研究的小型液氮低温恒温器,它能提供稳定低温并与外界隔绝的真空环境,可广泛用于薄膜材料的光学、磁热、超导和电学性能研究领域.系统通过液氮杜瓦和基片加热装置使样品维持在所需的低温高真空条件下,既能通过外接光源将光线引入真空室并辐照在样品上或通过真空电极引线测试样品的电学特性,也可实现薄膜的光电性能表征.热负荷计算与分析表明,该系统可长时间保持所需的低温真空环境,且该装置具有结构简单、体积小和温控稳定等优点,适于薄膜器件的真空低温变温研究.     

基于低温制冷机的低温流体电容式密度测量

设计并搭建了一套基于G-M低温制冷机的电容式密度测量实验装置,由平行板电容器、样品流体测试腔、充排气体管路、低温制冷机、温度测量与控制单元、压力测量单元、真空绝热保护腔以及高真空排气系统八个部分组成。该系统适用温度测量范围为15—300 K,压力测量范围0.01—0.3 MPa。实验中的低温液体由常温气体经低温制冷机冷却液化得到,并蓄存在装有平行板电容器的样品测试腔内。该测试腔上开有视窗,可用于观察冷却过程中低温液体的形成及其液位。对受控压力及温度下的液氮、液氩两种低温流体的密度进行了测量,所得数据与文献实验值及美国NIST标准数据吻合良好,液相区相对偏差小于±0.5%。该密度测量系统今后可用于测量其他流体(包括混合物)在低温下的p-ρ-T数据,还有望经过改进和集成化设计后实现LNG和空分等工业领域的低温流体密度在线实时监测。     

一种可模拟介质实际使用温度的气体流量标准装置研究

介绍了一种可模拟介质实际使用温度的气体流量标准装置,它克服了传统装置无法模拟介质实际使用温度的问题。其通过气体调节组件(气体制冷器、气体加热器、气体混合保温器)调节介质温度,使得进入被检气体流量计的气体与实际工作环境下的气体温度相同或接近,进而可以获知温度影响模型,使检测数据更可靠、更有说明力。本设计适用于多种标准器类型,应用范围广,具有良好的应用前景。     

低温流体输送过程中采用贴壁式温度传感器测温时的传热分析

低温流体的输送广泛采用发泡绝热管道和真空绝热管道,采用贴壁式热电阻温度传感器测量管内流体温度时,影响测量精度的因素很多。运用一维稳态径向传热模型和热阻网络分析了发泡绝热结构和真空绝热结构下的热阻组成及热平衡关系,得到了温度传感器所测的温度与管道流体温度以及外界环境温度之间的计算关系式,并定量分析了接触热阻和真空度对输送液氮管道的温度传感器所测温度的影响。     

一种可用于材料在低温环境下放气的测试系统

总结了材料放气测试的各种方法：压力上升率法、收集法、称重法和气体流量法。开发了一种基于气体流量法的新法,不仅可以用于常温和较高温度,而且可以用于材料在低温环境下放气的测试,最低测试温度可以达到100K左右。此系统方便实用,具备较高的测试精度。     

热真空低温环境实验台研制

为满足低温实验的环境要求,建设了液氮温度级别(80 K)的热真空冷阱低温环境实验台,可进行低温实验中压力与压差、温度与温差、流量与热负荷的测量.该实验台采用附加液氮冷阱的真空多层绝热结构,冷阱温度最低可达80 K,无负载时冷箱真空度可达0.000 03 Pa;在采用外循环工质时,测试压力范围为0-1 MPa、压差范围为...     

ITER 10kA高温超导电流引线测试装置低温系统的研究

为ITER CC 10 kA高温超导电流引线服务的低温性能测试装置已研制完成,并成功运行。其低温系统主要由500W/4.5 K氦制冷机,真空杜瓦,低温组件(低温阀门,过冷槽,管道加热器,热防护层),汽化器及低温传输管线等部分组成。本文对真空杜瓦和过冷槽进行设计,并讨论该低温系统的冷却流程方案,最后通过电流引线10 kA稳态实验结果对低温系统的运行效果进行分析,结果表明该低温系统运行稳定,能满足ITER CC电流引线的测试需要。     

非金属绝热材料低温热导率测试装置

建立了一套非金属绝热材料低温热导率测试装置,测试采用稳态轴向热流法,高真空绝热,通过可控气体热开关提高了样品的降温速度,运用该装置对聚氨酯隔热材料液氮到室温温区热导率进行了测量,并对装置的重复性以及漏热和误差进行了分析。     

微机械面型微加热器的热学分析

针对微机械面型微加热器,采用解析方法对加热器在真空和大气下的温度分布,以及均热器对加热器温度分布的影响进行了深入分析。分析结果表明,真空下环形加热电阻可以达到较好的大面积均温效果,而大气下的加热电阻应尽可能小同时尽可能分布在整个加热区内,分析的结果经ANSYS有限元模拟和样品制作测试,与实际情况吻合较好。     

低温真空测试系统的研制

为了满足在低温下固体和涂层材料物理性能参数的测量,研制出一套低温真空测试系统。该套设备采用固体传导形式使热沉快速降温,模拟了在高真空、冷黑环境下对试件主要性能的影响。主要对设备中热沉的降温速率、温度均匀性和控温精度等相关技术参数进行试验验证,结果达到了预期的指标要求。     

低温真空测试系统的研制

为了满足在低温下固体和涂层材料物理性能参数的测量,研制出一套低温真空测试系统。该套设备采用固体传导形式使热沉快速降温,模拟了在高真空、冷黑环境下对试件主要性能的影响。主要对设备中热沉的降温速率、温度均匀性和控温精度等相关技术参数进行试验验证,结果达到了预期的指标要求。     

低温推进剂贮箱绝热性能实验研究

针对低温推进剂长时间在轨贮存的要求,搭建了绝热系统地面验证测试装置。本测试装置通过维持高真空及恒壁面温度条件,可以较好地模拟在轨条件;通过贮箱颈管处设置的温度补偿器,有效的屏蔽掉颈管导热漏热。测试装置可实时监测系统中的真空度及壁面温度变化,可对贮箱蒸发排出气体流量和绝热系统不同位置的温度分布进行测量。针对10 mm硬质聚氨酯泡沫和30层多层绝热的复合绝热系统,在真空度2×10-3Pa,冷热壁面温度分别为96 K和313 K条件下,测得液氮日蒸发率为0.210%,折算液氧日蒸发率为0.156%。     

绝热材料低温热导率测试装置

针对被测试样聚氨脂塑料硬泡沫的低温性能,采用平板热导仪[1],用稳态法测量其低温热导率.以液氮和液氦作为冷源,用真空绝热、控制冷热板温度,可以获得不同温度下的微分热导率和平均热导率.     

高真空多层绝热低温容器真空丧失后的传热试验

利用一个工业化的高真空多层绝热低温量热器,以液氮为介质研究了真空突然丧失对高真空多层绝热低温容器漏热量的影响.主要研究了低温量热器绝热层的变化及破空气体(空气和干燥氮气)的不同对真空丧失后低温容器漏热量的影响,指出绝热层数和破空气体种类都是影响真空丧失后低温容器漏热量的重要因素.