高温超导磁储能(SMES)磁体直接冷却热输运过程研究

随着高温超导材料与低温技术的发展，采用制冷机直接冷却已经成为高温超导应用的发展方向，而界面热阻则直接影响着超导器件的冷却效率和运行可靠性，因此减小和控制低温界面热阻是实现超导系统直接冷却的技术关键。对直接冷却高温超导磁体从室温冷却到49K低温的热输运过程进行了理论分析和实验研究，磁体冷却实验结果和理论分析符合较好，通过直接冷却实验所达到的最低温度特性和过程分析，证实从微结构低温工程学的角度研究界面热阻、探索超导直接冷却最佳热耦合机制是高温超导应用基本而重要的科学问题之一。     

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.     

制冷机直接冷却高温超导磁体电流引线优化设计

针对制冷机直接冷却高温超导磁体电流引线的传热特性进行理论分析,对其在不同结构模式下进行漏热计算和比较,找到了大通流(kA级)电流引线结构优化设计方法和电流引线漏热与通电电流的关系式.     

高温超导直接冷却中AlN与Bi-2223间界面热阻的实验研究

基于微结构低温工程学，提出三维低温界面层的概念，指出界面热阻是制冷机直接冷却超导磁体需要解决的关键技术之一。以GM制冷机为冷源，按稳态热流法原理测量了Bi-2223、AIN的热导率及它们之间的低温界面热阻。在0.15MPa-0.55MPa压力范围内，AIN和Bi-2223间的界面热阻随界面层温度和接触压力的升高而降低，并随接触界面处温度的不同表现出不同的变化率。当界面层Bi-2223侧温度为55K时，在0.5469MPa的接触压力作用下，Bi-2223和AIN间的界面热阻是厚度为10mm的AIN垫片体积热阻的38.86倍，是接触压力0.2281MPa时界面热阻的38.7％。     

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。     

直接冷却中高温超导电流引线的传热研究

降低高温超导电流引线向低温环境的漏热,以及实现电流引线与制冷机冷头导热不导电的直接接触冷却,是制冷机直接冷却超导系统走向应用的关键技术之一。本文提出了高温超导电流引线的基本结构,并对进入制冷机一、二级冷头的漏热进行了理论推导和数值模拟计算。     

直接冷却中氮化铝与无氧铜低温真空接触热导的实验研究

以5W／20K小型G-M制冷机为冷源,对低温下氮化铝（AlN）与无氧铜（OFHC）界面的接触热导进行了实验研究和分析。在45～140K内,氮化铝／无氧铜界面接触热导随温度的升高而增大,同时亦随接触压力的增加而增大。实验中同时得到了氮化铝在低温下的热导率,随温度的升高,氮化铝热导率值逐渐增大。就氮化铝低温热导率及氮化铝／无氧铜接触界面热阻随温度变化规律进行了微结构机理分析。     

高温超导电机的冷却技术综述

重点探讨了高温超导电机关键技术之一的转子冷却技术的发展过程和各种冷却方式的特性分析,总结出了其优缺点.针对现有技术和结构提出了3种新型的冷却方式和结构:分布式旋转热管,分层开放式蒸发冷却和旋转管道两相流冷却,重新提出针对低速的电动机应用低温超导时代经常采用的浸泡式蒸发冷却方式,这4种方法都是基于相变传热的原理,传热效率高,具有自循环和自适应的特性.进一步提出在冷却系统方面需要深入研究的理论和工程方面的问题.针对各种超导电机的应用场合,提供了不同容量和转速下高温超导所能匹配的冷却方式.     

直接蒸发冷却式空调机用热湿交换材料的研究进展

介绍了直接蒸发冷却式地温空调机的原理和特点;综述了直接蒸发冷却式地温空调机用纸质、金属质、泡沫陶瓷质和其它材质热湿交换材料及其应用的最新研究进展;预测泡沫陶瓷将是空调机热湿交换材料的主要发展方向。     

直接蒸发冷却式空调机用热湿交换材料的研究进展

介绍了直接蒸发冷却式水源热泵空调机的原理和特点;综述了直接蒸发冷却式水源热泵空调机用纸质、金属质、泡沫陶瓷质和其它材质热湿交换材料及其应用的最新研究进展;预测泡沫陶瓷将是空调机热湿交换材料的主要发展方向。     

高Tc超导材料正常态与超导态热导率的研究

研究高Ｔｃ超导材料在正常态与超导态的热导率,对于开拓高Ｔｃ超导材料新的应用,以及对于确保高Ｔｃ超导体稳定运行措施的制定等都是至关重要的。本文从微结构的角度来研究超导材料在正常态和超导态的热导率随温度的变化情况。     

失超引起的气泡对超导体绝缘特性的影响

综述了超导设备在失超情况下液氦中气泡的形成,以及气泡对超导设备的绝缘特性的影响,分析了在均匀和不均匀电场中热传导率、压强及电极表面状况对击穿特性的影响,并探讨了提高失超情况下液氦击穿电压的方法.     

高温超导红外探测器的应用及发展前景

概述了高温超导红外探测器的优势,介绍了其探测机理及目前国内外探测器的发展方向,并简述了我所超导组的研究近况。     

EAST超导托卡马克冷屏的结构设计及受热分析

EAST是一个拥有全超导磁体系统的托卡马克实验装置.为有效减少来自真空室和外真空杜瓦的辐射热以及支撑的传导热等各项热负荷,超导纵场磁体和极向场磁体被约80 K的真空室冷屏(内冷屏)和外真空杜瓦冷屏(外冷屏)所包容,从而保证磁体运行的稳定可靠.运用大型有限元分析程序ANSYS和FLUENT,对冷屏的受热状况进行了数值分析,为其结构设计和低温制冷方案的制定提供可靠的理论依据.     

30cm口径离子推力器热特性模拟分析

为了对30 cm口径LIPS-300推力器的热设计提出合理建议,利用有限元分析软件对LIPS-300离子推力器进行地面稳态及热应力分析。结果显示处于大流量点火工作状态时,离子推力器的高温部件主要是阳极筒锥段、屏栅筒以及后极靴,当推力器达到稳态后,阳极筒和后外壳锥段的热形变占主要地位。根据仿真分析得出的热设计优化结论是提高LIPS-300离子推力器内外部件的表面发射率是可以降低内部部件温度,并满足磁钢工作温度上限的有效方法。     

低温真空多层绝热结构热阻的理论分析

低温下真空多层绝热是非常有效的绝热方式,广泛应用于众多领域的科研和工程实践中。低温下真空多层绝热的影响因素很多,具体包括反射屏之间隔层的材料特性、反射屏的层数、层密度、真空度、捆扎的松紧程度等。运用热阻网络分析了间隔物为纤维材料的低温真空多层绝热结构的热阻组成,对总热阻中固体导热热阻Rconduction(solid)、辐射换热热阻Rradiation、残余气体导热热阻Rconduction(gas）分别建立了理论模型,并进行了理论计算推导,得到了低温下真空多层绝热结构总热阻的计算公式。     

生物组织冻结过程中的应力分析

为了预测生物组织低温保存过程中所受到的机械损伤 ,建立了一维球对称模型 ,模拟计算了降温过程相变界面随时间的移动 ,壁面温度随时间的变化 ;组织内温度分布不均引起的热应力随时间变化及其在壁面的分布。主要考虑了降温速率的影响 ,当降温速率低于某一值时 ,降温速率越高 ,组织内部所受热应力越大 ;降温速率超出这个值 ,组织内的热应力不再随降温速率变化     

NdFeB永磁材料表面防护技术研究

研究ＮｄＦｅＢ永磁材料电镀Ｎｉ、离子镀Ｔｉ、ＴｉＮ等工艺及对材料抗腐蚀能力的改善。试验结果显示经过上述处理后，ＮｄＦｅＢ抗腐蚀能力、表面耐磨性、美观性均大大提高。同时也探讨了镀层工艺