超流氦冷却的红外望远镜低温系统

对空间红外探测技术做了较为全面的综述,详细介绍了典型的红外望远镜冷却用超流氦恒温器的构造及其中流程,并对两个具体的应用实例进行了介绍、分析。     

超流氦低温系统板式换热器的设计与优化

负压换热器是超流氦低温系统的关键部件。通过设计和优化,将板式换热器应用于液氦温区。采用分布参数微元法建立了变物性参数换热器传热模型,基于该模型编写了板式换热器的设计与校核计算程序。以换热器效能、负压侧压降和换热器体积为目标进行了量纲分析,确定了人字波纹板片的优化参数。随后采用NSGA-Ⅱ算法进行了多目标优化,以换热器体积最小为前提做出了板式换热器选型。最终得到了三种优化后的设计方案,研制了板式换热器样机。通过分析换热器性能随热流体流道数的变化规律,解释了换热器设计效能偏高的原因。     

ADS 2K低温系统超流氦换热特性研究

以ADS 2K低温系统为研究平台,分析了恒温器结构参数中上升管与峰值热量的关系,测量了超导腔液氦池中不同工作温度下的超流氦峰值热量,最后给出了恒温器上升管的设计方法,并验证了ADS低温恒温器上升管设计的合理性。     

过冷态超流氦恒温器的热力学分析

对过冷态超流氦恒温器的热力学过程进行分析,考察了不同的设计温度和J-T换热器热效率下恒温器的制冷性能,得到了理论制冷量的变化曲线.结果表明,理论制冷量与设计温度和J-T换热器的热效率密切相关.计算发现,160 L液氦在2W制冷量下从4.2K降至1.8K大约需要24 h.     

1.8 K常压超流氦低温系统漏热分析及真空泵抽速计算

给出了1.8K常压超流氦低温系统的工作原理.对HeⅡ腔的漏热进行了分析和计算,包括环氧隔热板、安全阀、支撑杆以及测量线与电流引线底座同He Ⅰ腔的导热,真空夹层之间的残余气体导热以及HeⅡ腔内杜瓦与其外周冷屏的辐射换热.根据漏热值,对所需真空泵的抽速进行了计算,同时给出了预冷与节流相结合获取1.75 K超流氦方案物理过程的温-熵图.     

1.8K常压超流氦低温系统的设计与分析

中国科学院等离子体物理研究所ITER CC导体测试装置背景超导磁体,由4.2 K液氦浸泡冷却,能够提供7 T背景场,为了满足超导导体测试需要更大背景场(10 T)的要求,将采用1.8 K超流氦浸泡冷却。针对该测试装置的低温系统设计了一种1.8 K常压超流氦低温系统,给出了该系统的关键组成部分并对获取1.8 K常压超流氦的流程进行了分析。针对预冷与节流相结合获取1.75 K超流氦方案进行了分析和计算,同时针对此方案给出了其物理过程的T-s图,计算了1.75 K超流氦液体得率。     

使用吸附式制冷机实现大型低温系统氦压缩机节能的研究

采用喷油氦螺杆压缩机高压级润滑油废热驱动硅胶一水吸附式制冷机制取冷量.同时利用液氮槽排出的低温氮气冷却高压级压缩机吸、排气的方法可以显著降低压缩机的功耗.以EAST超导托卡马克可控核聚变装置低温系统为例,理论计算证明润滑油的废热完全可以驱动吸附式制冷机正常工作;采用吸附式制冷机+低温氮气冷却吸、排气后氦压缩机能耗可以减少9.7%.     

氦低温系统螺杆压缩机组运行分析及节能优化

主要分析了EAST全超导托卡马克可控核聚变装置低温系统的喷油螺杆压缩机组,对其运行状况做了一些分析研究,并分析导致压机等温效率偏低的原因;最后提出一些节能优化措施,改善螺杆压缩机组的运行状况.     

氦低温系统中油过滤技术研究

说明了低温系统螺杆压缩机使用润滑油的作用，分析指出对于氦气进行油过滤的重大意义，并详细介绍了氦低温系统中油的过滤系统。通过研究油分离的原理及方法，对各过滤环节进行深入研究，为低温系统长期稳定、安全、可靠地运行奠定基础。     

大型氦低温制冷系统研究进展

低温超导技术在基础科学研究中的广泛应用,极大地带动了低温工程的发展.大型强子对撞机(LHC)、国际热核聚变实验堆(ITER)、先进实验超导托卡马克(EAST)、北京正负电子对撞机重大改造项目(BEPC-Ⅱ)所配套的大型氦低温系统,分别作为国际与国内最大的低温装置,代表了当今低温技术的最高水平.介绍了这4个典型低温系统的流程、性能指标以及运行情况,以及其它具有代表性的氦低温系统及其应用.     

EAST低温系统俄制氦透平膨胀机维修改进与测试

EAST氦低温系统是EAST( Experimental Advanced Super-conducting Tokamak)先进超导托卡马克实验装置重要子系统之一,4台不同进口参数的氦透平膨胀机又是EAST氦低温系统的核心部件,4种类型的氦透平膨胀机全是俄罗斯进口的氦透平膨胀机,其启动过程稳定差,易损坏.主要对俄制损...     

低温氦气体轴承透平膨胀机实验系统设计

设计了一套氦透平膨胀机实验系统,该系统可以用来对工作在液氢—常温区范围内的不同规格的氦透平膨胀机进行性能测试,还可以用于开展以氦为工质的低温环境下透平膨胀机实验研究,以期掌握氦透平膨胀机的关键技术并进一步提高氦透平膨胀机的性能。     

Thermal design and tests of a subcooled superfluid helium refrigerator

Design methods for a subcooled superfluid helium refrigerator with high efficiency are studied. The design details are presented for a He I heat exchanger (perforated disk stack type), a He II heat exchanger (low fin tube type), an expansion valve, a safety valve, an initial filling valve and a pumping system. Heat loss, cooling capacity and cooldown time are also calculated. The test results for the trial-manufactured refrigeration system are presented in comparison with the designed values.     

高能同步辐射光源(HEPS)氦低温传输系统模拟与计算

使用EcosimPro商业软件和关联式编程两种方法,对HEPS氦低温传输系统进行了模拟和计算,研究了管道内径和管道粗糙度对管道压降的影响。结果表明流动压降随着管道内径的增大而减小,但降低的幅度越来越小,当管道直径从30.8 mm提高至56.8 mm,压降仅降低了约510 Pa;流动压降随粗糙度的增加而增加,但管径越大压降增加越小,当管径为30.8 mm时,选用电抛光管压降下降了954 Pa;管道的漏热量和降温复温时间随管径的增大而提升。通过计算分析最终选择主干来流管道公称直径为DN25,内径为30.8 mm的普通金属管,分支来流管道公称直径为DN10,内径为14.6 mm的普通金属管,主干回流管道公称直径为DN50,内径为56.8 mm的普通金属管,分支回气管道公称直径为DN20,内径为23.8 mm的普通金属管,满足工程需求。