CAFeⅡ装置低温恒温器热负荷分析

低温恒温器作为超导直线加速器的最小加速单元,其在低温下的热力学性能将直接影响低温系统的运行成本和效率。低温恒温器的热负荷包括静态热负荷和动态热负荷。研究了低温恒温器的冷屏、超导腔、调谐器、耦合器、绝热支撑等主要元件的传热过程,对影响热负荷的关键因素进行了分析。结果表明,CAFeⅡ低温恒温器热负荷能够满足设计指标要求,为超导直线加速器稳定运行奠定了基础。

低温恒温器绝热性能对平衡氢三相点复现的影响研究

平衡氢三相点(13.803 3 K)是ITS-90规定的最低温度固定点,常用于标准套管铂电阻温度计的检定或校准。改进后的国家温度基准使用基于闭循环制冷机的低温恒温器提供准绝热环境,采用量热法进行密封式平衡氢三相点的复现实验。由平衡氢转化催化剂引起的三相点容器的预熔化现象以及实验组装的差异均会导致组件热容或系统热阻的变化,从而影响复现水平。建立了系统的传热模型,通过2次绝热条件不同的复现实验,测量了低温恒温器三相点组件的热容、绝热屏与三相点组件的热阻等参数,分析了低温恒温器绝热性能对平衡氢三相点复现的影响规律。结果显示,在复现开始前通过测量热阻并确认系统绝热性能良好,复现4个平衡氢三相点温坪的标准偏差优于0.1 mK。

实验用低温恒温器及相关制冷技术研究进展

低温恒温器通过制冷技术提供稳定的低温环境,广泛应用于磁共振系统、超导、低温光谱、大型科学装置以及实验室低温测试等领域。目前获得低温的方式主要有制冷剂和低温制冷机,受限于被动式制冷机的制冷量,现有实验用低温恒温器仍以制冷剂和主动式制冷机为主。文章介绍了常见的实验用低温恒温器结构及其发展与问题,并分析了市场上主流产品的解决方案。同时,介绍了国内低温恒温器技术的发展,包括一款自研的低温薄膜电阻测试仪,最后简要地展望了低温恒温器的发展前景。本研究为国内同行提供技术参考。

低温恒温器绝热支撑模拟分析及测试

低温绝热支撑(POST)是ADS加速器大型低温恒温器中涉及冷质量的关键部件,对冷质量的固定支撑、静态漏热、精密准直、低温冷缩等起到至关重要的作用。介绍了POST过盈量与接触应力的变化关系。采用有限元仿真分析了POST在不同状态下的热、力耦合,计算了降温过程中POST的接触应力变化,研究了玻璃纤维筒体在不同状态下的变形情况,分析了POST拉伸试验结果。为后续优化设计提供了理论基础和研究依据。

低温领域中低温恒温器的研究进展

在低温领域中,低温恒温器是最常用的一种测量样品在低温下性能的实验装置,样品常常需要在低温恒温的情况下,进行各种电学,光学,磁热性能等基础实验.文章深入解析并探究了低温恒温器的概念、组成、分类和结构,描述了低温恒温器的进展状况,并提出了未来恒温器发展的趋势。

一种新的高精度流体热物性测试用低温恒温槽的研制

为满足高精度低温流体热物性测试的需要,研制了一种新的双级控温低温恒温槽.在恒温槽的研制中,利用了二元复叠式蒸气压缩制冷循环系统来获得冷源,同时提出了一种新的模糊比例积分微分控制算法用于温度控制.实际运行结果表明:低温恒温槽的最低实验温度可达到183K,实际温度控制的范围为193～333K;在温度为213～333K时15min的波动度小于±5mK,在温度为193～213K时15min的波动度小于±15mK,可以很好地满足高精度低温流体热物性测试的需求.

制冷工质PVT实验用精密低温恒温槽的研制

介绍了一套自行研制的制冷工质PVT实验用精密低温恒温槽。该系统的温度控制采用改进的增量式数字PID算法 ,由自行开发的测控软件进行计算机实时测控 ,使温度能准确到达设定温度 ,并长时间保持稳定。实验结果表明 ,在 2 3 3K～室温温度范围内的控温精度可达± 5mK ,在室温～ 3 48K温度范围内控温精度可达± 3mK。整个系统自动化程度高 ,控温精确稳定 ,简单易用。

低温恒温器设计

文中所述低温恒温器(cryomodule)主要用于近物所ADS注入器Ⅱ超导直线段,可以将粒子能量加速到10MeV。该低温恒温器包含β=0.09的162.5MHz HWR型超导高频腔、超导螺线管及cold BPM等冷质量部件,工作温度为4.2K,工作压力为1.2bar,冷却介质为液氦/氦气。超导腔及螺线管采用同一冷却回路,低温恒温器的设计满足超导腔的使用要求。

C-ADS主加速器系统CM4低温恒温器的热负荷分析

为了优化CM4低温恒温器的结构型式,本文对低温恒温器热负荷来源进行了研究,包括低温绝热支撑(POST)、电流引线、高功率耦合器的热传导,80K冷屏的热辐射,超导腔、高功率耦合器的动态热负荷等。研究结果表明,CM4低温恒温器满足低热负荷的要求,为下一步低温恒温器的优化及运行调试提供了理论基础。

中国散裂中子源4 K低温恒温器温度校正

介绍了中国散裂中子源(CSNS)一期4 K低温恒温器的结构、性能测试及样品温度测试结果。测试结果显示样品座测点温度与实际样品温度存在温差,所以必须对样品温度进行校正。通过对样品区域进行热工分析,设计了可以密封氦气的样品盒,实现了测点温度与样品温度的一致。

35-110kV高温超导电缆终端低温恒温器热负荷分析

高温超导电缆终端是运行在低温的超导电缆芯向常温的高压母线过渡和制冷剂进出口的汇集组件,为了获得有效的超导电缆运行的低温环境,设计了一套电缆与终端可拆卸的恒温器,系统采用过冷液氮循环,液氮既是冷却介质,又是高电压绝缘介质。通过传热理论对恒温器的热负荷进行了计算,得到了用于35-110kV电压等级、额定电流交流2 000A的高温超导电缆低温恒温器主要漏热,尤其对终端交流电流引线进行了优化计算。计算结果表明,在现有设计结构下,恒温器的漏热量小于300W;从热负荷分布分析,电流引线漏热为主要漏热,支撑及传输管线的传导漏热占系统总漏热的22%左右。计算结果为该高温超导电缆终端低温系统的设计和进一步优化提供了依据。

加速器驱动次临界系统注入器Ⅱ低温恒温器控制系统

根据加速器驱动次临界系统(ADS)注入器Ⅱ对低温设备的要求设计了一套EPICS架构的控制系统,实现了低温恒温器系统的远程监控功能。该系统的主要控制设备为PLC和串口服务器,相应的控制程序在LabVIEW中开发完成,并使用DSC模块将被控设备的状态和参数等信息以过程变量的形式发布到控制网络中,实现了EPICS接入。使用PID算法将低温恒温器的氦槽压力控制在目标值的±100Pa内变化,保证了超导腔的正常工作要求。设计的控制系统运行稳定,在5 MeV的束流实验中发挥了作用。

低温恒温器简介

在低温领域中,经常需要对低温恒温条件下样品的各种低温性能,如热物理性质、机械性能、光学物理性能、磁热性能及超导性能等进行测试。这就需要提供一种实验装置来维持样品的低温恒温条件。而低温恒温器是一种能够提供低温恒温条件并与外界热绝缘的低温装置,它应用广泛,是进行低温实验的必要设备。主要介绍了低温恒温器的概念、应用、分类、结构及其设计。

低温恒温箱测控系统的接口设计与PID调节

介绍了低温恒温箱测控系统的硬、软件设计方法,通过单片机接口电路的合理扩展,使整个硬件系统更简单、可靠,通过X25045芯片的使用,使系统实现了自动化标定与校准;该设备中的空气压缩机采用调频技术,从而实现了制冷量的PID调节。

中国散裂中子源小型非直冷式低温恒温器技术

中国散裂中子源(CSNS)中国自主建设的第一台散裂中子源,CSNS一期工程需设计并配置3套以上的小型低温恒温器。介绍了CSNS小型非直冷式低温恒温器及系统设计、系统控制设计以及测试结果,获得了该恒温器内真空腔的真空度、样品管氦气压力与温度之间的变化关系,为低温恒温器的设计和在CSNS应用中的运行维护提供了理论依据。

冻土试验低温恒温箱温度均匀性试验研究

冻土低温恒温箱内的温度均匀性对试验精度至关重要。为改善冻土试验低温恒温箱的温度均匀性,该文对放置试样情况下的低温恒温箱进行设有不同形式导流板的多组试验,分析试验结果表明:在低温恒温箱内放置试样会对箱内温度均匀性产生较大影响,具体表现为上热下冷、前热后冷;而在低温恒温箱内设置温度导流板可以有效提升箱内温度均匀性。通过对比分析不同形式导流板对箱体内气流流向的影响,得到一种能够强制箱体内气流在试样周围均匀分布的导流板形式。试验结果显示:该导流板能够将不同温度监测点温度差异控制在温度均值的±0.2℃以内,能够满足冻土试验的温度均匀性要求。

一种新的高精度低温恒温槽的研制

研制了一种适于高精度低温实验的新型低温恒温槽,以复叠式压缩制冷为冷源,利用R13压缩自身产生的热能,通过电磁阀辅热温度控制方法调节控制浴槽温度,控制温度范围-6^-78℃,控制温度精度0.1~0.3℃。

冷却钛蓝宝石晶体低温恒温器的设计与实验研究

针对一泵浦功率为100W的钛蓝宝石激光器设计、制造了一套液氮低温恒温器。介绍了恒温器的主要特点,通过实验测量了恒温器的静态热负荷和冷板的温度特性,并验证了该恒温器能够很好的满足钛蓝宝石晶体的低温冷却要求。

适用于光学实验的可减压低温恒温器的结构设计

介绍一种适用于光学实验的可减压低温恒温器的结构设计方法。与其他适用于光学实验的低温恒温器的结构比较 ,本结构具有以下优点 :无震动、辅助设备少、变温迅速、控温稳定 ;低温恒温器可以达到 5 8K,温度在 5 8K～ 77K范围内可以适度调节 ,光学试样、光的反射角在允许值范围内可旋转调节。

MOFs材料低温储氢性能研究用低温恒温器设计

设计了一种用于研究金属有机骨架(MOFs)材料低温储氢性能的低温恒温器。介绍了其设计原理及具体结构。该低温恒温器能够为多种MOFs材料提供低温宽温区范围内的温度环境,且样品更换方便。