大型低温储罐漏热分析及计算方法

本文通过对大型低温储罐的保冷结构进行分析,从储罐各个部分漏热原理出发,通过公式推导计算提供了验证大型双壁低温储罐保冷设计可靠性的方法。此外,考虑夏季太阳辐射导致储罐表面温度升高对储罐漏热的影响,提供了大型低温储罐日蒸发率的计算方法,并通过实例进行验证。

绝热力矩管的漏热分析

力矩管是高温超导电机的一个重要组成部件,起着绝热、支撑转子及传递转矩等多项重要作用。因此,力矩管的各项性能如绝热性能、冷收缩性能及力学性能等,都是超导电机研制和设计中尤为重要的参量。其中漏热量直接影响电机的总体效率,因此,对其漏热量进行理论计算和有限元分析就极为重要。本文从模拟计算和有限元仿真验证力矩管符合设计要求,能够满足高温超导电机的需要。

基于液氦温区测试高真空多层绝热性能的量热器设计

设计了一个用于测试液氦温区的多层绝热材料的量热器平台,对量热器进行了结构设计、力学分析和理论漏热计算以验证平台可靠性。力学分析的结果表明,量热器最大的位移变形量为0.16 mm,位于下保护胆底部封头;应力最大为49 MPa,位于液氮冷屏的顶部封头处。理论漏热计算的结果表明,当稳定测试时间为8 h时,所设计的容器容量均满足需求。基于力学分析和理论漏热计算的结果,得知所设计的量热器满足测试多层绝热性能的要求。

低温精馏装置的绝热结构设计

低温精馏装置运行效果受漏热影响较大,因此设计时必须考虑其低温绝热性能。低温装置的漏热方式主要有热传导、热辐射及热对流三种基本形式。低温绝热结构的设计则主要针对这三个方面设置相应的绝热结构。通过计算装置的漏热值,其中包括残余气体热传导引起的漏热、辐射传热产生的漏热及机械构件引起的漏热,来判定绝热结构设置的合理性。之后通过比较绝热结构设置前后的漏热值及参考以往的设计经验,确定了装置采用高真空辐射屏加多层绝热的低温绝热结构。然后对结构确定后的装置总体漏热值进行计算,确定该绝热结构的计算漏热值满足了设计输入的要求。最终通过本低温精馏装置长期稳定运行,实践证明采用该低温绝热结构满足了工程实际应用的要求。

量化设计方法在天然气特大储罐结构安全中的应用

为提高特大储罐结构的本质安全性,以地震环境为例,研究了量化设计方法在特大储罐结构本质安全中的应用。从设置储罐尺寸、选择保冷材料并计算漏热量和计算外罐体临界失稳压力值三方面,进行了特大储罐结构本质安全的量化设计。以用钢量最少为实验指标,采用ansys软件建立了量化设计方法、API设计方法和GB设计方法的特大储罐有限元模型,比较了工作工况和试水工况下的应力强度。结果表明,采用量化设计方法,较其他两种方法节省钢材用量在50 t以上,得到的应力强度与设定值更接近,量化效果好;在地震载荷施加作用下,其结构的环向应变和径向位移均在安全范围内,危害程度低,满足本质安全性要求。

ITER PF高温超导电流引线原型件分流器漏热分析

为了满足ITER(国际热核聚变反应堆计划) PF(极向场)高温超导电流引线运行所需要的5K端能量损耗,根据IO(ITER国际组织)的设计要求,对分流器进行了优化设计。为检验分流器漏热性能,对分流器的材料参数进行了研究,建立了分流器物理模型,并进行了理论漏热值计算,同时运用焓差法对漏热值进行了测试,结果表明理论值与试验值基本吻合,均满足IO的设计要求。该型高温超导电流引线分流器的成功应用将会为未来CFETR高温超导电流引线分流器的设计、制造及测试提供技术指导。

铝制传导冷却低温容器的结构设计与强度分析

针对电动悬浮车载低温容器质量重、内应力复杂的应用现状,设计了一种轻量化的铝制传导冷却低温容器,该容器采用G-10玻璃钢和304不锈钢组合式支撑结构将超导磁体受到的电磁力传递至转向架上,通过对支撑结构的强度校核,验证了结构的安全性和可靠性。在这一结构的基础上,采用传热学理论计算了容器的漏热,通过与制冷机冷量对比,表明了采用该低温容器的超导磁体温度可以达到20 K甚至更低。