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.     

传导冷却珀尔贴电流引线的传热分析

连接超导装置和外部电源的电流引线,是制冷系统的主要漏热源,决定着超导装置的运行效率。为实现漏热的最小化,对珀尔贴电流引线(Peltier current lead,简称PCL)进行了传热分析;引入热电参数的温度特性,建立了PCL的二维模型;采用有限元法对传导冷却下的PCL进行漏热分析与结构优化,得到了电流引线的最优几何参数。分析发现引线室温端的漏热大约为低温端的2倍;忽略热电参数的温度特性将使几何参数偏离最佳值,造成额外的制冷负荷。     

合肥光源超导波荡器用二元电流引线的设计研究

电流引线作为连接室温电源与低温超导磁体的部件,温度跨越范围大,是低温恒温器的最主要热负荷之一。超导波荡器(SCU)用高温超导电流引线主要采取小型制冷机直接传导冷却的形式,通过对合肥光源超导波荡器(HLS-2 SCU)用400 A高温超导二元电流引线铜段的长度、截面等几何参数进行理论优化,以减小小型低温制冷机的热负荷。考虑室温端热阻以及铜段低温端的温度对最小漏热的影响,得出铜段最佳值参数。通过有限元仿真计算结果进行验证,得出的结果吻合的较好。最终确定了400 A高温超导电流引线的设计参数。     

高温超导交流磁体气冷电流引线的优化设计和实验

通过研究交流超导磁体气冷电流引线两段式模型的优化设计,使得其向低温系统的漏热达到最小,并自行设计热测法实验装置进行了实验研究.结果表明在引线顶端温度为300 K、引线下端温度为77 K、引线传输电流为460 A的情况下,得到最佳引线直径为7.9 mm,与实验值8 mm符合.对交流电流引线的趋肤效应进行了分析和讨论.     

低温真空电流引线热分析

对在两级制冷机传导冷却下由高温超导和铜组成的二元电流引线进行热分析.给出了不同运行电流下,在室温温度(300 K)和制冷机一级冷头温度(77 K)间铜电流引线的温度、热流分布.认为大电流运行下,传导热等于焦耳热的一半时,在二元电流连接点的热流最小.给出了在最小热流下电流引线的尺寸优化方法.     

ITER 68kA高温超导特大电流引线的冷端漏热

ITER高温超导电流引线载流能力最大要达到68 kA,其试验件于2008年底加工完成并进行了低温试验,在载流能力、接头电阻、漏热和安全性等关键参数上取得了重要进展.讨论了ITER高温超导电流引线超导段冷端(5 K)漏热的理论值计算,并用热导率积分法进行了低温漏热测试,结果表明理论值与试验值基本吻合,试验件冷端漏热满足ITER国际组要求.     

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。     

考虑热漏损失的实际空气制冷机制冷率密度优化

以制冷率密度作为热力性能目标,综合考虑热漏、热阻和循环内不可逆性,对不可逆简单空气制冷机进行分析,导出了制冷率密度和制冷系数解析关系式,对制冷率密度进行了优化,并由数值计算分析了热漏、压比、热导率分配等参数对制冷率密度的影响特点.     

稳态混合磁体15kA高温超导电流引线的设计

为了降低运行费用,正在建设中的中国科学院强磁场科学中心稳态混合磁体的电流引线采用高温超导电流引线.依据一种较为精确计算电流引线的方法,从传热学中的特征关联式出发,初步计算出了稳态混合磁体15 kA高温超导电流引线的基本尺寸与漏热.高温超导电流引线的常温段采用板式换热器的结构形式,增大了对流换热面积;超导段的保护体采用不锈钢,降低了对液氦热沉的热负荷.     

300kVA高温超导变压器电流引线漏热损耗的测量分析

高温超导变压器是利用高温超导材料替换铜线制作导线圈,用液氨替换变压器油当做超导线圈的冷却介质。相对于传统的变压器和低温超导变压器在性能上具有很大优势。电流引线是高温超导变压器的主要漏热源,其漏热大小能够直接对超导设备运行的稳定性以及经济性造成影响。因此,电流引线的设计和漏热测量对高温超导变压器的生产和使用均具有很大意义,也一直是变压器方面研究的重点。本文主要以300kVA高温超导变压器为例,采用量热法对其不同电流下的漏热损耗进行了简介测量,分析和探讨了电流导线漏热损耗的测量方法和相关因素。