空间低温光学试验深低温背景环境的实现

为了实现空间低温光学试验的深低温背景条件,对实现深低温环模技术以及氦冷却系统进行了探讨.通过分析得到以氦循环方式建立的20 K稳定深低温冷黑背景是最为合适的低温光学试验背景环境.该系统是由氦液化系统配合相应冷氦分配装置以及终端冷舱组成密闭循环系统.氦液化系统是基于由布雷顿循环和焦耳-汤姆逊作用组合而成的克劳德循环,它能持续提供一定流量和压力的液氦或冷氦气作为循环系统中制冷工质,从而为试验提供稳定的深低温环境.     

低温真空腔体结构设计及传热分析

为适应未来航天低温光学系统的需要,研制了1套测量光学元件低温场和低温变形的系统。该系统由真空机组、低温真空腔体、防振系统、测量装置等主要部分组成。其中低温真空腔体是该系统中关键的装置,为光学元件的低温真空实验提供了必要的条件。对低温真空腔体的结构设计、真空度和传热进行了分析探讨,并且对梯形薄壁绝热支撑进行了详细结构热分析和COSMOSWORK软件的传热分析,结果表明可以满足低温真空的实验要求。     

纤维复合材料在低温容器内支撑结构中的应用

介绍低温容器中应用的纤维复合材料内支撑结构的形式,并对常用纤维复合材料的性能在常温和低温间的变化进行比较,实验数据可作为设计低温容器内支撑结构的依据.纤维复合材料作为低温容器支撑材料具有良好的综合性能,其性能机理和影响因素的有待进一步研究.     

φ160冷阱的设计和计算

介绍了冷阱的结构及其设计计算，此冷阱是串联子低温再生及检漏真空系统的φ160管道上，分析了该冷阱的启动压强和液氮消耗量，得到了最佳的启动压强。     

辐射制冷器用纤维支撑系统的工程化研究

以辐射制冷器级间纤维支撑系统为研究对象,介绍了一种新型支撑方式,进一步解决了纤维支撑系统的工程化应用。利用Ansys有限元软件对系统进行准静态结构强度分析,并获得纤维绳的预紧力。设计加工了一套试验件,经力学振动试验,验证了纤维支撑系统结构设计和分析方法是合理的。该系统的一阶固有频率达120 Hz以上,被吊装的二级组件约2 kg,为研制更大冷量的辐射制冷器奠定了技术基础,也为多元多组件红外探测器提供一个稳定的低温平台。     

新型辐射制冷器用纤维支撑系统的设计和分析

设计了1种新型辐射制冷器级间纤维支撑系统,介绍了其结构的设计,支撑材料的选择以及纤维接头的研制。利用MSC．Nastran有限元软件对系统进行准静态结构强度和纤维预紧力进行了分析。级间漏热的理论分析结果表明此纤维支撑系统为研制更大冷量的辐射制冷器提供了可能。     

基于可再生能源的相变蓄能新风预处理系统的实验研究

新风能耗为环控系统的主要能耗之一.为提高系统能效,提出了一种新风预处理系统,利用低辐射太阳能、夜空冷辐射与相变材料相结合的一种相变蓄能单元,其结构由空气换热器、水换热器和低温相变材料石蜡组成.通过该装置储存太阳和夜空冷辐射的能量,耦合空气、水换热器实现对空气的预热和预冷处理,并搭建实验台进行了相变过程、空气处理过程的冬...     

自动真空熔压设备的研制

研制了一种用于生产光学纤维面板的真空熔压设备，介绍了该三工位熔压设备的结构、工艺流程及性能指标。该设备由一台移动式压机、三台真空加热炉、液压压下控制系统、水冷系统以及相应的电气控制和数据存储输出等几部分组成。设备控制精度和重复精度高，实现了光学纤维面板的全自动熔压过程。     

北京正负电子对撞机重大改造低温传输管线支撑数值模拟

低温传输管线是北京正负电子对撞机重大升级改造(BEPCⅡ)中低温系统的关键设备之一.为了确保BEPCⅡ低温传输管线的设计质量,运用有限元软件包ANSYS对低温传输管线的支撑进行了热负荷的数值模拟,得到传输管线的漏热和支撑温度分布.设计了一种特殊的支撑结构来支撑多通道传输管线垂直段重量,并对该支撑进行了热和应力的数值模拟.最后确定了漏热、强度满足工程要求且结构设计简单的低温传输管线支撑方案,目前该支撑方案已经运用到实际传输管线的加工、制造中.     

深低温星上定标黑体源研究

为匹配红外空间载荷低温光学镜头的光学性能,降低背景噪声,实现载荷高精度星上定标,研制了一种基于制冷机主动制冷的深低温星上定标黑体源装置（低温100 K工作）,该星载黑体源装置由面黑体辐射体、低温制冷机主动制冷系统、冷量传输热管及精密测控温系统组成,通过载荷级真空辐射定标实验校验,最终实现红外遥感器对星上定标黑体源宽光谱（2～16μm）、高发射率（0.987）、深低温（100 K）的高精度定标源需求。该深低温星上定标黑体源可用于对极远极冷极弱目标探测的红外载荷星上辐射定标,其高精度、低功耗、通用性的工程化设计方法,为后续相关研究及推广提供技术支撑。     

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。     

液氮温区重力辅助深冷回路热管的实验研究

给出了液氮温区重力辅助深冷回路热管结构设计方案,建立了实验系统,对其启动特性和工作性能进行了实验研究.深冷回路热管以高纯氮作为工作液体,工作温区为90 K～126 K.实验结果表明,深冷回路热管能在重力作用下快速启动,在气体管线高于液体管线20 mm的情况下,最大可传送的功率为11W.     

Two-Phase Flow and Heat Transfer During Chilldown of a Simulated Flexible Metal Hose Using Liquid Nitrogen

For many industrial, medical and space technologies, cryogenic fluids play irreplaceable roles. When any cryogenic system is initially started, it must go through a transient chill down period prior to normal operation. Chilldown is the process of introducing the cryogenic liquid into the system, and allowing the system components to cool down to several hundred degrees below the ambient temperature. The chilldown process is an important initial stage before a system begins functioning. The objective of this paper is to investigate the chilldown process associated with a flexible hose that was simulated by a channel with saw-teeth inner wall surface structure in the current study. We have investigated the fundamental physics of the two-phase flow and quenching heat transfer during cryogenic chilldown inside the simulated flexible hose through flow visualization, data measurement and analysis. The flow pattern developed inside the channel was recorded by a high speed camera for flow pattern investigation. The experimental results indicate that the chilldown process that is composed of unsteady vapor-liquid two-phase flow and phase-change heat transfer is modified by the inner wall surface wavy structure. Based on the measurement of the channel wall temperature, the teeth structure and the associated cavities generally reduce the heat transfer efficiency compared to the straight hose. Furthermore, based on the measured data, a complete series of correlations on the heat transfer coefficient for each heat transfer regime was developed and reported.     

The application of the cryogenic system on the HTS power cable circuit in actual grid

The 22.9 kV/50 MVA AC HTS power cable system consisted of power cable with 410 m length and cryogenic system has been manufactured by LS Cable & System and installed in Icheon substation of KEPCO grid in the end of 2010. High temperature superconductor only appears the superconductivity at the constant temperate range. So in order to maintain the superconductivity, the cryogenic system is needed. The cryogenic system, the open-loop type, is consisted of the Pressure Control System (PCS), Gas/liquid separator, Circulation Pump, Decompression unit, Filter and so on. Decompression unit is a device that keeps the sub-cooled nitrogen by way of the latent heat of evaporation and includes the heat exchanger. The effectiveness-NTU method is used for the design of the heat exchanger. After installation of the cryogenic system on the site, the test of the cooling capacity of the cryogenic system and commissioning tests were performed. During the grid operation of the HTS power cable system, no major problems have been encountered to this point. The cryogenic system has been operated sufficiently to maintain a stable of the HTS power cable system. This paper will summarize the design of the cryogenic system and the results of the grid operation.     

车载LNG储罐蒸发率的理论与试验

为研究车载LNG低温绝热气瓶内液体的蒸发规律,以200 L高真空多层绝热气瓶为例,采用液氮(LN2)为工质,进行了一系列LN2日蒸发率试验。列出根据实验系统结构参数得到的相关传热学计算结果,包括试验系统分别贮存LN2和LNG各项漏热及理论蒸发率。对理论计算与实验结果进行比较,通过理论计算结果与LN2蒸发率实验结果对LNG试验蒸发率作了预测。根据大气压力下进行的各种充满率的LN2蒸发率实验,拟合出了系统蒸发率与充满率的关系曲线,并分析了系统中环境温度和压力对蒸发率的影响规律。     

液氮温区低温回路热管的实验研究——第一部分：结构设计和实验系统

由于回路热管是近20年内发展起来的新技术,因而除理论研究外在实验研究方面仍需要进一步深入研究.此外,为改善制冷机与被冷却器件的集成关系,需要发展能够工作在深低温区的低温回路热管.为此,搭建了低温回路热管的实验台,并设计了一种结构简单的低温回路热管,为下一步研究低温回路热管的启动特性和传热特性做准备.     

逆布雷顿(Reverse-Brayton)循环空气制冷机系统试验台的建立

采用逆布雷顿循环的空气制冷机在普冷和深冷领域得越来越广泛地应用。而且随着国际上对ＣＦＳｓ工质的限制,对环境无污染的空气制冷机具有更加广泛的应用前景。同时,对逆布雷顿循环低温制冷机的研究有利于空间和宇航制冷技术的发展。为了更好地对逆布雷顿循环制冷系统的性能进行研究,西安交通大学低温工程研究所搭字逆布雷顿循环的空气制冷机多功能试验台,可对透平膨胀机、换热器和制冷系统的性能进行试验研究,并可采用不同的工     

低温热虹吸管传热性能的初步研究

作为一种高效传热方式,低温热管可望在空间探索、超导磁体冷却等方面获得广泛应用.介绍了低温热虹吸管的设计过程,实验分析了低温热虹吸管的工质质量、倾斜角度对低温热虹吸管传热性能的影响.研制的低温热虹吸管平均传热能力达2 W/K.     

真空保温孔板式低温流量计

一种真空保温孔板式低温流量计用于4米高温超导电缆制冷系统。在结构上它与真空输液管做成一体，焊在输液管内管上．没有多余的接头连接。因而有效地减少了热量损失。它具有热损小、寿命长、能工作于气液两相等优点，减少了系统预冷期间的诸多麻烦。介绍了低温流量计的技术要求、设计方案和应用情况。