低温与超导

本期头条

  • 基于斯特林制冷机的磁体冷却系统实验研究

    祁云;沈惬;苏峙岳;乔鑫;王泽铭;孙大明;

    为了减小磁共振成像低温超导磁体冷却过程中的液氮和液氦消耗,提高降温过程的可控性,提出基于千瓦级斯特林制冷机的氦气循环冷却系统,可将磁体快速冷却至液氮温度以下。对冷却系统建立数学物理模型并开展数值计算,在氦气平均压力为1.7 bar、流速为9.8 m/s时,系统冷却总重量为2 t的室温超导磁体至液氮温度仅需59.0 h。基于模拟结果开展实验研究,在相同条件下磁体实际降温时间为69.5 h,模拟计算与实验结果吻合良好。结果表明,该系统具备快速冷却超导磁体的能力,具有广阔的应用前景和深远的影响。

    2022年03期 v.50 1-5+46页 [查看摘要][在线阅读][下载 610K]
    [下载次数:399 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:5 ] |[阅读次数:1 ]

超导技术

  • 微网超导储能电流型变流器的FABP-PID控制

    李俊泓;魏振兴;周强;

    超导磁储能(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES)技术所具有的高效性、响应快、无限循环等特征与可再生能源下的微电网结合有重要价值,应设计优秀的算法用以控制变流器,并调整微电网运行中所存在的波动性与不稳定性。由此,提出FABP-PID下的微网超导储能电流型变流器的控制方法,该方法融合复合载波PID控制,模糊控制与ABP神经网络的控制思想,并充分考虑了被控对象的拓扑构造和工作模式,以及三相五电平CSI的电流特征。通过35 kJ/7 kW超导磁储能微电网实验系统所获得实验结果表明,所产生的交直流纹波小,波形不易发生畸变且调整速率较快;当发生扰动时,所控制的SMES型微电网系统稳定性较好。

    2022年03期 v.50 6-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 809K]
    [下载次数:263 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:2 ] |[阅读次数:1 ]
  • EMuS超导俘获线圈样机模型线圈的研制及测试

    闫朝辉;侯治龙;谢宗泰;唐靖宇;朱自安;文伟;吴杰峰;何建;张涛涛;

    为了验证覆铝卢瑟福超导线缆的绕制工艺,在实验型μ子源(EMuS)超导俘获线圈样机正式生产前,须完成截面相同的300 mm短样模型线圈的研制和测试。本文介绍了EMuS超导俘获线圈样机模型线圈绕制生产线搭建、线圈绕制、线圈装配和VPI等工艺流程,并对VPI后的模型线圈进行了切割取样和测试,结果表明:模型线圈切片的线缆排列整齐、紧密,无气孔、干绝缘等缺陷;绝缘的电学性能和机械强度满足设计要求,模型线圈的绕制工艺满足EMuS超导俘获线圈样机制造的工程需求。

    2022年03期 v.50 14-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 471K]
    [下载次数:112 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:1 ] |[阅读次数:3 ]
  • 高温超导电缆低温收缩补偿研究

    王邦柱;吕志宁;田波;黎予颖;陈腾彪;王哲;董乾;徐莹;戴少涛;

    针对面向工程化的长距离超导电缆的低温收缩效应,分析了超导电缆关键材料和部件在低温下收缩的一般行为规律,指出低温收缩可能引起的不良影响,详细阐述了面向工程化的终端直线型补偿、终端U型补偿、沿线蛇形敷设等方案的原理、结构和技术要求。对于深圳10 kV/2.5 kA超导电缆系统,提出了直线补偿结合蛇形补偿方案,解决了复杂路径环境下电缆低温补偿的问题,为高温超导电缆的推广应用起到一定的示范引导作用。

    2022年03期 v.50 19-23+39页 [查看摘要][在线阅读][下载 365K]
    [下载次数:301 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:2 ] |[阅读次数:1 ]
  • HL-LHC双孔径校正超导磁体低温测试实验研究

    王朋元;王旭东;吴巍;郑敏;欧贤金;杨颜冰;倪东升;秦祥琦;王力实;乔威宇;

    双孔径校正超导磁体是大型强子对撞机亮度升级项目的重要组成部分,在4.2 K低温环境下对该磁体进行励磁及性能测试。为避免磁体在降温过程中产生较大的热应力,要求降温过程中磁体各点最大温差不超过30 K。同时,为节省液氦与降温梯度均匀,特设计了一个铜筒体结构用于该磁体的降温和测试,降温过程分为液氮换热降温和液氦直冷降温两个阶段。实验测试结果表明静态液氦消耗速率为55.571 L/h,电流为407 A失超时液氦总消耗52 L、静态消耗16.116 L、内部泄能消耗22.08 L,即液氦消耗不仅包括测试系统的静态消耗、泄能消耗,还存在液氦溢出损耗。

    2022年03期 v.50 24-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 489K]
    [下载次数:187 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:1 ] |[阅读次数:2 ]

低温/制冷技术

  • 制冷剂润滑的径向波箔气体轴承承载特性分析

    化文灿;杨山举;冶文莲;马斌;罗晶晶;王顺喜;

    制冷离心压缩机采用制冷剂作为润滑介质,不仅能保证整个制冷系统无油,而且可以显著提高制冷能效。以离心压缩机中分别采用R410A和R407C润滑的径向波箔动压气体轴承为研究对象,基于有限差分法对定常雷诺方程和气膜厚度方程进行耦合迭代求解,通过数值计算得到了承载力和摩擦力矩随转速、偏心率和名义半径间隙的变化规律。结果表明:工质为R410A和R407C时,承载力和摩擦力矩均随转速和偏心率的增大而增大,随名义半径间隙的增大而减小。偏心率越大,承载力增大的梯度越大。在相同的蒸发温度条件下,工质为R410A时的承载力更大。名义半径间隙较小时,两种工质的承载力相差较大,但随着名义半径间隙的增大,承载力之间的差值逐渐减小。摩擦力矩是压力流和剪切流的共同作用,工质的动力粘度对摩擦力矩有着直接的影响,动力粘度越大,摩擦力矩也越大。

    2022年03期 v.50 31-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 708K]
    [下载次数:294 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:10 ] |[阅读次数:2 ]
  • 补气方式对R410A冷藏系统性能的影响

    李海军;牛华文;郭得锋;苏之勇;许琦;蔡夏;袁铁锁;楚雪靖;

    针对普通冷库冷藏系统存在排气温度过高、制冷性能较低等问题,研发了一套采用微通道换热器的变频转子压缩机新型冷藏系统,研究系统在不同压缩机转速情况下、采用不同补气形式对系统制冷性能的影响。结果表明:库外温度为32℃时,压缩机转速从3 000 r/min提升至5 000 r/min过程中,分别与不补气系统对比,低压补气系统时排气温度降低了20.54%~22.61%、压缩机功率提高了0.28%~9.19%、制冷量增加了1.15%~4.52%、COP增加了1.41%~3.43%;中压补气系统排气温度降低了18%~20.42%、压缩机功率提高了8.38%~17.29%、制冷量增加了7.86%~18.48%、COP增加了5.08%~8.97%。

    2022年03期 v.50 40-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 324K]
    [下载次数:278 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:5 ] |[阅读次数:2 ]
  • 冷库用冷藏系统准双级压缩循环特性研究

    曹侃;袁耀华;苏之勇;李小民;

    针对冷库冷藏系统夏季高温环境下出现压缩机排气温度较高、制冷性能降低等问题,设计并搭建了冷藏制冷系统实验台,研究了不同库外环境温度下系统制冷性能。结果表明:在库外高温工况下,补气系统相较于不补气压缩机排气温度降低了16.9%~18.4%,制冷量上升了12.8%~17.2%,压缩机功率增加了5.57%~6.51%,系统COP提升了6.93%~10.01%。

    2022年03期 v.50 47-50+65页 [查看摘要][在线阅读][下载 263K]
    [下载次数:247 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:2 ] |[阅读次数:1 ]
  • 跨临界CO2热泵空调系统仿真优化研究

    彭梦博;陈炳耀;王定标;汪洪焦;彭旭;

    为了研究跨临界CO_2热泵空调系统在不同工况下的制热性能,应用MATLAB软件,对带回热器的跨临界CO_2系统进行仿真研究。针对系统内排气压力P_(cond)、蒸发温度T_(evp)、气冷器排气温度T_(out)、过热度ΔT等因素,探究其对系统制热COP的影响。研究结果表明:T_(evp)、ΔT每升高1℃,系统COP分别上升5%~7%、0.1%~1.3%;T_(out)每增加1℃,系统COP降低0.17~0.04。通过仿真研究得出,跨临界CO_2系统的最优排气压力P_(cond_opt),并拟合得到其计算关联式。

    2022年03期 v.50 51-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 588K]
    [下载次数:1243 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:9 ] |[阅读次数:1 ]
  • 恒定非均匀磁场调控下的强制对流传热数值研究

    王丹;魏亚兵;潘康;李家港;焦淼鑫;

    分别对雷诺数、磁场强度和磁纳米流体浓度进行了讨论,并将数字高程模型(DEM)应用到梯度磁场模型的建立,分析了磁场梯度大小和方向对传热效果的影响。结果表明:雷诺数、磁场强度和梯度与传热效果呈正相关,在磁场介入的情况下,磁纳米流体浓度对传热效果的影响存在一个最佳值;磁场梯度方向垂直于流动方向时对传热的强化效果最显著。以平均努塞尔数和压降为目标参数,利用正交试验设计的方法研究了各变量对传热效果影响的权重大小,得到各变量取值范围内的最佳组合。

    2022年03期 v.50 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 521K]
    [下载次数:232 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:2 ] |[阅读次数:1 ]
  • 纳米粒子促进制冷剂水合物生成技术研究进展

    夏心良;李娟;孙志高;

    添加剂是制冷剂水合物生成促进技术的研究热点,纳米粒子能够有效提高制冷剂水合体系的传热传质效率,是理想的添加剂之一。总结了纳米粒子对制冷剂水合物生成热力学与动力学的影响,分析了不同种类、浓度的纳米粒子的促进效果,并归纳了其促进机理。结果表明,相对于单一体系而言,纳米粒子的复配体系拥有更佳的制冷剂水合物生成促进效果。纳米粒子复配剂的选择以及复合促进机理的分析是研究重点。

    2022年03期 v.50 66-71+77页 [查看摘要][在线阅读][下载 377K]
    [下载次数:308 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:3 ] |[阅读次数:1 ]
  • 网翅片换热器换热性能的实验研究

    岳兴鹏;靳斌;

    换热器空气侧换热效率低是换热器领域的难点,管翅换热器是目前应用广泛、性能较优的换热器。为了寻求更好的换热器制作材料,以铜网片替代管翅换热器的板翅片,研制三种与市售管翅换热器同等尺寸(40×80×180 mm)的网翅片换热器进行换热性能实验对比,实验结果表明:研制的网翅片换热器相比于管翅换热器,在自然对流下热阻能降低35%;在强制对流下热阻能降低75%,网翅片换热器的温升是管翅换热器的20%。

    2022年03期 v.50 72-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 425K]
    [下载次数:387 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:2 ] |[阅读次数:1 ]
  • 不同换热时间对旋转式磁制冷性能影响

    王齐;赵松松;刘斌;王骁扬;

    为分析不同换热时间对旋转式室温磁制冷系统制冷性能的影响,设计了一套以Gd颗粒钆(粒径:0.3-0.5 mm)为磁工质的双永磁旋转式室温磁制冷系统。通过对该系统制冷性能的试验研究,绘制出了不同工况下系统冷端温度的变化曲线,计算出其理想COP和实际COP。试验得出:在换热时间为2 s时冷端保温箱与环境温差最大为10℃,系统制冷系数最高,性能最好。

    2022年03期 v.50 78-83+98页 [查看摘要][在线阅读][下载 654K]
    [下载次数:260 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ]
  • R1234yf在直线压缩机中替代R134a的实验研究

    鲍鑫;陈新文;王翔;沈浩;骆桢弘;李兆华;

    汽车空调系统中使用较多的制冷剂是R134a,但其GWP(全球变暖潜能值)高达1300,R1234yf作为一种新型制冷剂,其GWP仅为4,且具有与R134a相似的热力学性质。基于动磁式无油直线压缩机对R1234yf和R134a两种制冷剂的性能进行了试验分析,结果表明,当换热器温度分别为-3℃(蒸发器)、40℃(冷凝器)时,R1234yf和R134a的冷却能力分别为92 W和117 W;在冷凝器温度为50℃时,R1234yf的冷却性能与R134a几乎相同。验证了R1234yf替代R134a的可行性。

    2022年03期 v.50 84-87+93页 [查看摘要][在线阅读][下载 343K]
    [下载次数:318 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:7 ] |[阅读次数:1 ]
  • 过冷度对微通道蒸发器传热特性的影响

    钱涛;陈华;赵松田;

    基于微通道蒸发器的强化传热,通过实验控制蒸发器入口处制冷剂的温度,分析过冷度对微通道蒸发器的壁面温度、制冷量、传热系数及压降的影响。研究表明:随着过冷度的增大,微通道蒸发器的壁面温度分布的均匀性在过冷度4.5℃后明显变差;流量分配均匀性提升;综合传热性能提高。

    2022年03期 v.50 88-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 649K]
    [下载次数:351 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:5 ] |[阅读次数:1 ]
  • 开架式气化器预冷过程海水膜传热分析

    张琪;任金平;于春柳;芦娅妮;顾颖;陈兵;

    为了减少开架式气化器换热管表面结冰,设计一种新型高效换热管,并采用ANSYS Workbench软件对预冷过程中换热管表面海水膜温度场和速度场进行模拟。分析发现:结冰主要发生在预冷过程中的非稳定阶段,该阶段海水膜厚度影响温度场和速度场的分布,海水膜越厚,温度越高,速度越大;稳定阶段,海水膜厚度对温度场分布和接近冰点温度海水量的多少影响不大,而使海水膜速度分布逐渐趋于均匀,并在左右肋两侧形成四个涡旋,距离LNG进口端越远,旋涡运动越剧烈。

    2022年03期 v.50 94-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 705K]
    [下载次数:184 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:7 ] |[阅读次数:1 ]
  • 下载本期数据