基于4 K制冷机的低温泵抽气单元性能分析

中性束注入实验单元系统调试和小尺寸样机验证测试需要真空环境支持,针对实验气体负载性质与真空要求,探索研制外置式制冷机低温泵。设计了一种基于单台4 K制冷机的低温泵并开展抽气单元性能分析,采用ANSYS热分析方法研究抽气单元热学性能,得到了不同气体热负载下的温度分布,结果表明,抽气面温度处于5 K左右,能够有效抽除H_(2)、He等难凝性气体。采用MOLFLOW对连接抽速测试系统的低温泵进行了气体粒子运动模拟,验证了抽气单元设计的合理性,并模拟得到气体捕获系数为0.409;探究了气体负载对抽气性能的影响,结果表明,受温升影响,泵的抽速波动较小,抽气性能良好。研究方法与结果为实验用制冷机低温泵的研制提供了有益参考。

CFETR偏滤器低温泵抽气系统的设计和有效抽速的计算

中国聚变工程实验堆(CFETR)提出了混合偏滤器-包层集成概念,偏滤器下方被增殖包层占据。偏滤器抽气通道设计在增殖包层内,满足有效抽气流量为250Pa·m^(3)·s^(-1)的工程设计要求。基于真空流导计算理论设计了偏滤器低温泵抽气系统,计算比较了不同截面形状下偏滤器低温泵抽气系统的流导和单台低温泵在偏滤器抽气通道入口的有效抽速。在增殖包层内设计正方形截面形状的抽气通道更为合理,可同时满足粒子排除要求和增殖包层强度要求。当正方形截面尺寸为350mm×350mm,偏滤器低温泵抽气系统流导为12.08m^(3)·s^(-1),单台低温泵在偏滤器抽气通道入口的有效抽速为9.905m^(3)·s^(-1)时,26台低温泵可满足粒子排除要求,假设一个下窗口设置2台低温泵,低温泵共占用13个下窗口。基于理论公式设计了偏滤器低温泵抽气系统和评估了偏滤器的粒子排除能力,为后续CFETR的偏滤器抽气通道优化和有效抽速评估提供了理论依据和参考。

大抽速、高容积KDCP—16低温泵研制

介绍了中船鹏力(南京)超低温技术有限公司自主研制的大抽速、高容积KDCP-16低温泵,对其抽速和热负荷进行了理论计算,并测试了其主要性能指标(抽速、降温时间、抽气容积、渡越容量)。结果表明,KDCP-16低温泵N2抽速为6550 L/s,Ar抽速为5650 L/s,降温时间为110 min,Ar抽气容积为7550 std·L,渡越容量为6.7×10^(4)Pa·L,各项性能指标均优于国外同尺寸低温泵。

基于流导法的G-M制冷机低温泵抽速测试与分析

抽气速率是衡量低温泵产品抽真空性能优劣的重要指标之一。除国内企业常用的流量法外,流导法亦是测量低温泵抽速的重要方法。本文依据现行标准中所规定的基于流导法原理测试真空泵气体抽速的方法,对ZD-200口径G-M制冷机低温泵对不同气体抽速测试进行了详细介绍。结果表明:流导法测得低温泵对N^(2)和Ar的抽速分别为2410 L/s、1884 L/s,明显优于国内外同类产品指标;低温泵对H^(2)抽速为2577 L/s,与国内外产品公开技术指标处于相同水平。依照流导法获得的测试结果具有较高的准确度和可信度。

制氧机组立式低温泵迷宫密封稳定性研究

针对某钢铁厂40000 m^(3)/h深冷内压缩流程制氧机组立式低温泵迷宫密封故障率高的问题,从设备检修和运行操作两个维度,分析了影响低温泵迷宫密封稳定运行的因素。通过建立模型、理论计算、模拟流场量化了检修标准,明确了运行负荷控制范围,从而延长了低温泵迷宫式密封在线使用寿命,提高了其运行稳定性。

中性束注入器漂移管道用低温泵的设计

随着中性束注入器研究的深入开展,我们在成功地设计了一台真空室用的400000L/s低温泵的基础上又对漂移管道用的20000L/s的低温泵进行研制。本文在详细分析漂移管道特点及其对低温泵结构的特殊要求的基础上,对低温泵的结构及冷凝板的温度分布进行具体的分析。设计了一台符合中性束注入器漂移管道特殊要求的液氦低温泵。

新型HIRFL-800低温泵的设计及热负荷的计算

介绍了近代物理研究所自行研制的新型HIRFL 80 0低温泵。对其抽速、低温冷凝板和屏蔽板的热负荷进行了具体的分析和计算。肯定了新型HIRFL 80

大口径低温泵抽速性能研究

针对大口径大抽速低温泵的抽速性能进行了研究。由于我国对小于400 mm的低温泵的抽速测试有规范,但是对1250 mm大口径的低温泵还没有规范,因此类比电子行业标准低温泵总规范SJ/T11259-2001中规定的抽速测试方法,提出了一种在真空系统中实际测量低温泵抽速的方法;采用流量标定法获得低温泵在不同氮气流量下的压强和抽速,最后将抽速的理论值和试验值进行了比较分析。结果表明,低温泵在1-10 m L/min小进气条件下的抽速为44441-53280 L/s,在大进气条件200-800 m L/min时抽速为51393-59132 L/s,均小于低温泵的理论抽速60891 L/s。小流量进气条件下的实际抽速低于大流量下的实际抽速。并给出影响抽速的因素不仅与被抽气体物性参数、低温泵流导参数及冷凝板面积等自身参数有关还受到真空舱的体积、实际材料放气等因素的影响。

用制冷机低温泵获得清洁无油高真空

制冷机低温泵以其抽速大和无污染的特点,在各行各业得到了广泛的应用。文章介绍了制冷机低温泵的工作原理、结构和特点,以及在国外空间环境模拟设备上的使用情况。着重介绍了自主设计生产的制冷机低温泵在国内最大的空间环境模拟设备中调试和测量的情况,为获得清洁无油高真空取得了良好的效果。

环境模拟器低温泵测试系统设计

大口径低温泵测试系统可为环模设备低温泵提供完整的性能参数。本文介绍了一种大口径、大抽速低温泵的测试系统,对各分系统结构功能进行了详细描述。其使用流量法和流导法两种方法提供在1×10-6 Pa至10 Pa范围内的抽速、预冷时间、极限真空度等参数的测量。此系统同时具有加热烘烤和可调节气体流量的功能。

以低温泵为主泵的真空检漏系统研究

由于分子泵对氦气有较大抽速,因此在真空检漏系统中通常用分子泵作为主泵,但当检漏容器很大时需要大量分子泵。低温泵具有清洁无油、抽速大的优点,如果在检漏系统中能够采用低温泵作为主泵,可以大大减少真空泵数量。本文对以低温泵为主泵的真空检漏系统进行了实验研究,并对实验现象进行了分析。研究结果表明,低温泵可以有效提高检漏系统的工作真空度,对检漏系统的有效灵敏度影响很小,但以低温泵为主泵的检漏系统的反应时间比以分子泵为主泵的检漏系统反应时间长。

DN1250液氮屏蔽型制冷机低温泵的研制与性能测试

北京卫星环境工程研究所研制了四台DN1250口径的液氮屏蔽型制冷机低温泵。该低温泵已经作为大型空间环境模拟系统的高真空主泵投入使用,满足了热真空试验对高真空的需求,取得了良好的效果。本文主要针对该低温泵的三种主要性能指标(抽速、降温时间和渡越容量)的设计方法、性能测试方法以及结果进行介绍,测试结果表明该系列低温泵对氮气的抽速达到了57000L/s,降温时间约330min,渡越容量达到3.0×10~5Pa·L。

低温泵常见故障分析及其解决措施

文章对低温泵运行过程中所发生的冷头及氦压缩机典型故障进行了原因分析,并提出了解决措施。最后提出了使低温泵可靠稳定运行的建议。

低温泵重力式自循环供液系统理论设计方法及计算软件开发

文章分析了空间环境模拟器的低温泵重力式自循环供液系统的工作原理,明确了系统管道中流体的流动状态。对液氮重力式自循环系统设计方法进行研究,给出其理论计算公式和系统设计流程。同时,基于C++软件平台,根据系统理论设计方法开发出一套系统设计计算软件,为低温泵重力式自循环供液系统的设计提供了理论基础和参考依据。

液态空气储能系统低温泵水力特性研究

低温泵是液态空气储能系统释能发电的重要部件,其工作性能对系统储能效率的影响不可忽略,但已有研究关于低温泵对液态空气储能系统效率的影响规律及其在储能工况下的实际工作特性分析尚不充分。针对应用于液态空气储能系统的低温泵,搭建了水力特性测试平台,通过改变低温泵进、出口压力及电机运行频率,测试了不同工况点的水力特性,并在此基础上开展关键运行参数对低温泵性能的影响规律分析。研究结果表明:在实验涉及的工况下,降低泵入口压力、提高泵出口压力和运行频率可提高泵效率,进而提升系统储能效率;所有测试各工况中,当低温泵电机运行频率40 Hz、进口压力0.8 MPa、出口压力为2.8 MPa时,泵效率达到最大值63.7%。

ITER低温泵外部容器的结构设计与应力分析

ITER低温泵需要定期再生循环以去除吸附的气体,处于安全考虑氢的累计体积摩尔浓度不能超过1.5mol×m^(-3),从而使得再生的容积必须不小于15m^3,需要额外设计容器结构以提供足够的再生容积,同时兼顾支撑和密封的作用。介绍了ITER低温泵外部容器的结构与功能,并运用有限元分析方法对其不同载荷状况进行了数值计算,为其结构设计与优化提供了理论依据。

KM6低温泵新型测温系统研制

低温泵是KM6环境模拟器最主要的高真空获得设备,其二级冷头(板)的温度变化对低温泵的抽气性能有直接的影响,因此对低温泵内部实施全面、准确的温度监测对于保障低温泵的稳定、可靠运行具有重要的意义。文章详细介绍了新研制的低温泵测温系统的软、硬件结构、测温元器件的选型及安装工艺、系统测试等内容。该新型测温系统已经成功投入使用,能够准确地提供试验过程中低温泵内部的温度状况,大大提高了低温泵运行异常时的分析手段,为试验的顺利进行提供了有力的保障。

低温泵控制系统设计与实现

利用建立的串级精馏实验装置,针对精馏塔间进出料时进出口压力要求、预算成本控制等具体问题提出用低温泵代替气体循环泵实现串级精馏塔物料正常运转。基于设计的低温泵装置提出了一种PLC控制方法并建立系统应用于现场装置。该系统以PLC为主控制器完成了常规信号采集和多个温度PID控制、压力PID控制,流量RS485串口通讯、上位机Modbus TCP通讯等。低温泵控制系统操作界面友好、简单,可移植性强。通过实验运行表明该系统运行稳定、可靠,满足工艺要求。

基于DCS的EAST内置低温泵监控系统设计

内置低温泵是EAST装置中为防止杂质从偏虑器靶板附近进入等离子体核心的关键部件之一,可以为EAST长脉冲放电试验提供持续的排灰能力实现装置长脉冲放电。主要在EAST低温控制系统基础上,基于DCS结构设计内置低温泵的监控系统,从而实现低温泵阀箱冷却、运行、回温整个过程的自动监控。

基于CFD方法的低温泵热力学设计与数值仿真研究

通过CFD数值仿真的方法对低温泵一级冷阵和二级冷阵降温过程以及稳态平衡过程的热力学情况进行了研究。研究针对低温泵不同的运行工况,导热柱的设置以及冷屏厚度等因素的影响,分析了各种情况下低温泵的温度分布情况。同时文章还对低温泵降温过程分别采用稳态物性和变化物性进行计算,分析物性的定性温度以及低温泵一级冷阵的结构对计算结果的影响。针对DN400低温泵建立测试系统进行降温情况的测试,通过测试和仿真计算的结果进行对比,确认了设计和分析方法的有效性,降温时间的计算误差约为7%。