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。

脉冲热负荷下相变蓄热对蒸发循环制冷性能的影响

针对激光器等短时大功率器件的温度控制问题,提出了基于相变蓄热与蒸发循环制冷的热控制方法。以峰值热流密度为10^(6) W/m^(2)的激光器为控温对象,建立相变蓄热与蒸发循环制冷耦合的仿真模型,通过数值仿真对比研究了有无相变蓄热器及不同相变蓄热器耦合位置、压缩机转速及热负荷占空比情况下热源的温度波动幅度与制冷系统的制冷效率。结果表明,在研究参数范围内,蒸发循环回路的压缩机出口、冷凝器出口、蒸发器出口位置分别耦合相变蓄热器均可使系统的制冷效率提高,热源温度波动幅度降低;压缩机转速越大,相变蓄热对系统控温性能的提升程度越显著,转速为9000 r/min时,温度波动系数最高可降低9.4%;热负荷占空比越大,相变蓄热对系统控温性能与制冷效率的提升程度均更加显著,占空比为1/2时,温度波动系数最高可降低11.7%,制冷系数COP平均值最高可提升18.1%;同一工况下,相变蓄热器耦合在冷凝器出口时制冷效率最高,耦合在蒸发器出口时控温性能最好。