独立参数对氦低温制冷系统循环效率的影响

对改进Claude循环的大型氦低温制冷系统建立能量平衡方程,得出循环效率的计算公式。对氦低温制冷系统的制冷模式和液化模式进行热力分析,找出循环中各个参数之间的关系,并提炼出关键的独立变量:压缩机出口压力,透平膨胀机的分流率和换热器效率。利用流程软件对改进Claude循环的大型氦低温制冷系统建立静态模型,分析了压缩机出口压力,透平膨胀机的分流率和换热器效率与循环效率的关系,从而找出系统的最优设计参数。

液氦传输管线的支撑设计和静力学分析

液氦传输管线是大型氦低温制冷设备高效运行和冷量运输的保障。为了设计出满足工程要求的管线,采用高真空多层绝热能减少管线的漏热。与此同时,选择合适的支撑结构和布置间距对减少漏热和满足强度要求是十分重要的。采用有限元软件ANSYS对液氦传输管线的支撑和补偿件等进行了静力学分析,结果表明:设计的液氦管线每间隔3 m布置一个支撑能很好的满足强度和减少漏热的要求;同时采用的波纹管进行低温应力补偿,对应力集中点进行了分析,模拟结果能满足强度要求,论证了管道设计的合理性和可行性。

超导托卡马克装置中脉冲热负荷的调控方法

由于超导托卡马克装置等聚变实验设备运行过程会产生较强的脉冲热负荷,这将对其配备的氦低温制冷系统的稳定运行提出更加苛刻的要求。本文介绍了大型氦低温制冷系统的一般流程,对比了三种超导托卡马克装置中产生的脉冲热负荷特征,并系统分析了超导托卡马克装置中低温制冷系统应对不同脉冲热负荷时的调控方法,为此类低温制冷系统的调控提供工程经验。

超低温离心式冷压缩机通流部分设计与分析

冷压缩机设计目标总压比为15,设计为三级串联运行,设计压比分别为3.2,2.5,1.875,压缩工质为超低温负压氦气。通过气动计算与模拟优化,得到了合理的三级冷压缩机各级转速与各项几何参数。通过CFD模拟计算,得到了三级冷压缩机在设计工况下的流量、压比和等熵效率值。并以第一级为例,对压缩机内部模拟流场进行了分析,表明设计冷压缩机内部流场压力分布均匀,没有出现较大的流动分离与激波。通过对各级冷压缩机选取大量工况点进行模拟计算,得到了各级的预估工作性能曲线。结果表明,各级的设计都满足流量范围随级数增加而增大的要求,且各级目标工况处都在该级的高效区范围内,能够满足设计目标。