液氮直接蒸发制冷系统模糊PID控制方法的数值模拟与实验研究

为了满足液氮直接蒸发制冷系统大温区范围内的高精度温度控制需求,本文提出一种应用于该类型系统控制需求的模糊PID控制策略,并建立了液氮直接蒸发制冷系统的一维动态分布参数模型,分别进行了-50、-80、-140℃等不同目标温度工况下的数值模拟与实验,结果表明:模拟与实验结果最大相对误差为7. 8%,提出的模糊PID控制策略取得了较好的控制效果,在-50、-80、-140℃目标温度下,其温度波动范围分别为±0. 5、±1. 0、±2. 0℃,实现了较宽低温区的高精度控温。     

液氮传导冷却型高温超导电流引线研制

80 A和200 A液氮传导冷却型高温超导(HTS)电流引线由铜引线段、中间过渡段和高温超导段组成,HTS热端采用液氮传导冷却,HTS冷端采用液氦传导冷却。铜引线段工作在室温到中间温度(~80 K),高温超导段工作温区6—80 K。介绍该传导冷却型电流引线的结构设计和低温性能测试。实验结果表明,中间过渡段温度~78 K,高温超导热端温度77 K;80 A、200 A电流引线液氦下稳态测试电流分别为100 A和250 A。     

获得氮三相点以下温度的新方法

一、概述液氮沸点77.3K至三相点63.1K 的温度可通过减压方法而获得,当温度达到三相点后继减压,由于固相潜热的存在以及固体氮分子不易逸出表面而使温度不再下降,因而液氮减压法最低温度是其三相点温度。但在低温物理研究中,液氮三相点以下的温区是十分诱人的,对这一温区的开拓是很有意义的。液氮三相点以下温区通常是利用液氢或液氦作冷源来获得,     

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.     

超导腔2K垂直测试低温恒温器的设计

基于中国近年来超导腔的研究及发展趋势,设计了一种新型超导腔2K垂直测试低温恒温器,该恒温器集外真空容器、80 K液氮冷屏、液氦低温杜瓦、2K回冷换热器、J-T阀门以及低温分配与传输为一体.利用恒温器内部回冷提高2K超流氦的产生效率,并且使得相分离器的回流冷量得到充分利用,以最大限度减少2K温度的低温热负荷.     

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。     

超导HWR腔垂直测试低温系统试验研究

中国科学院先导科技专项ADS(Accelerator Driven Suberitical,ADS)嬗变系统中超导HWR(half-wave resonator,HWR)腔垂直测试需低温系统维持4.2 K(液氦)的低温环境,低温系统降温过程包括氮气置换、液氮预冷、氦气置换和液氦冷却。通过实验建立了低温系统降温4个阶段不同测点温度随时间的变化规律,在此基础上,计算了液氦的消耗速率和杜瓦的静态热负荷,分析了低温系统在稳定工作状态时最佳的液氦补液时间间隔。结果表明:该低温系统满足超导HWR腔垂直测试需求,消耗液氮约175 kg、液氦约2 048 L,低温系统稳定工作时液氦体积消耗速率为32 L/h,杜瓦静态热负荷为21.36 W,液氦合理补液时间间隔为4 h,为后续超导HWR腔垂直测试提供了保障。     

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...     

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。     

EAST-NBI用差分式低温冷凝泵的设计

为了维持EAST-NBI内的真空环境以满足中性束生成与传输过程对真空压力分布的要求,设计了EAST-NBI用差分式低温冷凝泵.本文概述了中性束注入加热的原理以及EAST-NBI真空系统的组成,详细阐述了EAST-NBI用差分式低温冷凝泵的结构设计,抽速和冷凝面积的确定,液氦系统和液氮系统热负荷的计算等关键问题.该差分式低温冷凝泵通过在EAST-NBI综合测试台上进行大量实验验证,完全满足EAST-NBI对真空系统的要求.     

一种用于冲击压缩实验的液氦温度低温靶

介绍了研制的一种液氦温度低温靶靶体。该靶体具有独立真空夹层与气冷屏,采用连续流减压降温的液氦制冷方式,在约100 Pa真空环境下,获得了稳定的4.2 K制冷温度。它可以用于氦等气体样品的冲击压缩实验。     

全国产化250W@4.5K低温制冷机研制成功

正液氦温区大型低温制冷系统是指制冷温度在4.5K温区范围,制冷量几百乃至万瓦以上,集流程优化与控制技术、气体轴承透平膨胀机技术、氦压缩机及高效滤油技术、复杂低温系统的集成调控技术为一体的低温制冷系统,可为国家航空航天、大科学装置等高科技领域提供重要的战略支撑。在国家财政部重大科研装备研制项目"液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制"的支持下,中科院理化所自2015年开始研制250W@4.5K低温制冷机,2016年进入关键设备全面研制及     

真空工艺用低温设备和部件

一、前言过去用在真空方面的低温设备只限于使用液氮(77.3K)冷阱和吸附泵等。可是,近年来,极低温制冷机已工业化生产,使用低温机械的低温泵市场上也有出售。并且液氢(20.4K)和液氦(4.2K)目前已经能够方便地得到,真空技术和低温技术之间的相互联系越来越密切。在这种情况下,真空技术人员充分地理解低温技术是很重要的。     

制冷机冷却的样品温度稳定性实验研究

在5.6—20 K温区内,G-M制冷机直接冷却样品会给样品上带来至少400 m K的温度波动。为了使样品上的温度波动峰峰值小于1 m K,设计了一套高精度低温温度测量系统。系统通过超临界氦和2 mm厚聚四氟乙烯片热阻相结合的方式来抑制制冷机冷头的温度波动。实验结果表明,在7 K、18.7 K、20 K温度下,样品的温度波动峰峰值始终小于0.8 m K。此外,系统通过关闭制冷机的方式,短时间内解决了样品上的机械振动问题。     

中子慢化器低温及真空性能测试系统设计

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。     

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。     

10~(-13)托的液氦低温冷凝泵

本文介绍了超高真空校准装置用的液氦低温冷凝泵的性能。 该泵的特点是泵体的双层外壁用液氮冷却作为液氮屏蔽,而未采用泵内的液氮屏蔽挡板。极限真空度高,抽速大,满足了校准装置的要求。 液氮低温冷凝泵在4.2K时测得极限真空为1.2 ×10～-12托,抽速为6500升/秒(对干燥氮气)。减压降温接近2K时,极限真空为 10～-13托,对氢气抽速为11000升/秒。 一、引言 低温冷凝泵是利用致冷剂将固体表面冷到极低温度,使气体碰在冷凝表面上被凝结,从而产生抽气作用的。这种抽气过程基本上是一种物理吸附过程。它的抽速仅与低温表面或低温板的面积、几何形…     

冷冻载体Cryotop降温速率的测量及系统优化

Cryotop法是玻璃化保存卵母细胞较有效的方法之一。当Cryotop载体插入液氮时,降温速度极高,几乎瞬间完成,常规的方法无法测量。实验使用数字示波器、线径25μm 的T型热电偶建立起高速测温系统,测量了Cryotop法用于卵母细胞低温保存时的降温速率。通过改变载体材料、厚度、冷源温度等条件,提高Cryotop的降温速率。结果发现当使用60μm的铜质载板,使用浆状液氮作为冷源时,降温速度最高,可达到37130±1336 K/min,较商品化的Cryotop的降温速度（11982±1936 K/min）提高了2倍。     

超流氦低温系统发展及涡轮冷压缩机的应用

2 K下大型氦低温系统已采用离心式涡轮冷压缩机在低温低压下对饱和液氦槽减压操作,以获得超流氦或过冷氦.介绍了2K温度级超流氦制冷机发展情况和涡轮冷压缩机在氦制冷系统中的应用,以及中国科学院等离子体物理研究所EAST超导托卡马克氦低温制冷机中过冷氦的制取过程.     

传导冷却型低温超导磁体系统的设计与实验

采用4.2 K级小型低温制冷机作为冷源,可以将低温超导磁体冷却至5 K以下,使得超导磁体处在临界温度以下,从而实现无电阻运行。采用传导冷却的形式冷却超导磁体,具有系统结构简单等优点。讲述了一套采用单台1.5 W@4.2 K的制冷机作为冷源的低温超导磁体系统,其中超导磁体由三组线圈对组成,使用Nb Ti线绕制。系统自常温开机运行,约60 h后,超导磁体降温至4K,进入超导状态,可进行加电实验。当电流加载至70 A后,中心磁场强度达到4.26 T,达到设计要求。