波纹管结构尺寸及内芯对管内液氮流动的影响

为深入探讨更大结构尺寸范围内波纹管的液氮流动阻力特性,以量纲一的波高内径比和波距波高比为变量,通过建立波纹管内液氮流动的CFD仿真模型,考察较宽范围内波高内径比、波距波高比以及管内是否插入内芯情况下,达西摩擦因子在不同雷诺数下的变化规律,并与实验数据进行对比验证.结果表明:波纹管内流体进入波节形成漩涡是导致波纹管阻力增大的主要原因;当波高内径比和波距波高比不变时,仅改变波纹管的内径对达西摩擦因子几乎没有影响;内芯波纹管的内芯直径越大,达西摩擦因子越小;而内芯直径越小,其达西摩擦因子越接近空心波纹管.仿真结果与实验数据吻合良好.

带芯波纹管内液氮流动压降特性的实验研究

高温超导电缆大都采用带真空多层绝热保护的双层波纹管作为冷却电缆的液氮套管。波纹管内含有超导电缆时液氮的流动压力损失是冷却系统设计的重要参数。对光管、波纹管和含有模拟内芯的波纹管内液氮流动下的压降特性进行实验测量,对相同流量和流速下3种管路的压降和相同雷诺数下流动阻力系数的进行比较。相同流量下,压降最大为带芯波纹管,其次为空心波纹管,最小为光管,并且3种管路的压降都随着流量增大而增大;相同雷诺数下,流动阻力系数最大为空心波纹管,其次为带芯波纹管,最小为光管,并且3种管路流动阻力系数都随着雷诺数增大减小,并趋向定值。在实验研究基础上,提出了空心波纹管和带芯波纹管内液氮压降的无量纲经验关联式。

结构参数对波纹管内液氮流动与能量损失的影响

高温超导电缆通常浸泡在采用真空多层绝热保护的双层波纹管内程管的液氮中。液氮在超导电缆内流动的压力损失和冷却效果是其运行系统设计的重要参数。对不同直径的波纹管进行了不同流量下的CFD仿真计算,结果表明流量越大、直径越小,压降越大;波高直径比与波高波距比不变时,波纹管的达西流动阻力系数与波纹管的直径基本无关;波纹管直径对超导电缆的沿程温升几乎没有影响;增大波纹管的直径能够大幅降低超导电缆的沿程能量损耗。该文结果为超导电缆设计过程中波纹管的选取提供了理论依据。

倾斜角度对管内液氮流动阻力系数的影响

高温超导电缆大都采用带真空多层绝热保护的双层波纹管作为冷却电缆的液氮套管。波纹管内含有超导电缆时液氮的流动压力损失是其低温系统设计的重要参数。超导电缆根据实际布置需要,存在按一定角度倾斜排布的情况。对倾斜角度的波纹管进行了液氮流动实验,考察倾斜角度和流动阻力系数的关系。同时,也对光滑圆管进行不同倾斜角度的CFD仿真,考察光滑圆管内液氮流动受到不同角度下重力作用的影响。通过上述两方面的研究,得出结论认为在超导电缆实际应用中,电缆的倾斜不会对液氮的流动压力损失造成明显影响。