低温工程领域的新机遇

简要介绍和讨论了低温工程领域3个令人兴奋的进展。首先描述了提高电-燃气轮机混合驱动飞机性能的两个机会:采用超导电机或定子实现超过30kW/kg的推重比,或者使用含液化天然气的混合燃料。第二个机遇是基于氢燃料电池汽车,扼要给出了氢燃料电池汽车在商业部门的快速发展情况,液氢的供应和运输是氢燃料电池汽车相关基础设施的重要组成部分。第三探讨了小型等离子体热核反应装置的新兴发展情况,等离子体热核反应将在未来10到15年成为人类重要的清洁能源来源。由于小型等离子体热核反应装置依赖于工作在超高磁场强度的高温超导磁体,所以它将为低温工程领域带来一系列创新的机会。

液氢温区脉动热管实验研究

为了研究脉动热管用于冷却Mg B——2超导磁体的可行性,对一台自行研制的液氢温区脉动热管实验台开展了实验研究工作。充液率为34.2%时,随着加热功率的增大,脉动热管经历了启动、脉动、极限3个阶段,启动阶段中脉动热管传热温差波动很大,传热性能差,而脉动阶段中脉动热管传热温差很小,传热性能好。脉动热管在加热功率为1.28 W时具有最高的有效热导率为19 k W/m·K,此时蒸发段与冷凝段温差为0.28 K。

氮工质低温脉动热管的数值模拟

低温制冷机被广泛应用于超导体冷却、低温医疗、低温液体贮存等方面,但受到只能在冷头处提供冷量的限制。脉动热管作为一种灵活高效的传热元件,可以与低温制冷机配合以实现分布式冷却和长距离冷量传送。低温工质在物性上与常温工质有很大不同,这使得以氮、氢为代表工质的低温脉动热管的传热和振荡特性有别于以水、乙醇为代表工质的常温脉动热管。针对脉动热管中的长液塞典型流动现象,建立了多气泡-液塞的闭式脉动热管模型,给出了以氮为工质时装置的振荡和传热特性,结果显示氮工质的低温脉动热管与水的脉动热管相比,其内部的长液塞具有更高的振荡频率,且具有更小的传热温差。