替代工质水平管内流动凝结换热研究综述

流动凝结传热特性对于制冷系统的性能具有重要意义,是制冷剂筛选中的一个重要参考指标。针对近年来有关新型替代工质的凝结传热进行了调研分析,从实验测量和关联模型两个方面综述了国内外替代制冷剂管内流动凝结换热的研究。对凝结换热关联式的适用性和准确性进行了讨论,对凝结换热系数和压降随各影响因素的变化特性进行了概括。

内纯化器在氦低温系统中的应用

近年来,随着国家重大科技基础设施发展的需要,作为其关键设备的低温氦制冷系统取得了重大发展,同时也促进了内纯化器发展。文中简要介绍了内纯化器国内外发展的现状、内纯化器纯化的过程以及内纯化器研制的意义。

低温氦气透平膨胀机导向叶栅的数值模拟

低温氦气透平膨胀机是大型低温氦制冷系统的关键部件,其导向叶栅对整个透平膨胀机的效率有着重要影响。采用计算流体动力学(CFD)软件CFX,运用标准k-!湍流模型,以低温氦气为工质,对所设计的透平膨胀机导向叶栅进行了全流道数值模拟。导向叶栅采用TC系列叶型。对不同叶型,不同叶片数下导向叶栅进行数值模拟。经过计算,得到了TC-2P、TC-3P、TC-4P三种叶型在设计工况下的结果,发现采用TC-2P叶型时,导向叶栅具有较好的性能,同时得到了导向叶栅性能随着叶片数的变化规律。

氦气冷压机应用超导磁悬浮轴承技术分析

大型超流氦制冷系统在大科学工程上起着重要的作用,氦气冷压机轴承技术仍是面临的关键技术问题。高温超导磁悬浮轴承具备无接触承载且自控稳定的优势,但尚无将超导磁悬浮轴承应用在氦气冷压机特定工况的研究报道。以成功应用的主动式磁悬浮轴承离心式冷压机结构和运行参数为参考,计算了在相近尺寸下超导磁悬浮轴承单位面积下的最大悬浮性能,进行了典型径向型超导磁悬浮轴承研究现状分析,从理论计算和工程应用两个角度论证了超导磁悬浮轴承具备了应用于冷压机系统的可行性,并对超导磁悬浮轴承应用于冷压机面临的关键技术进行了简要分析。

气体声学温度计的研究与进展

热力学温度是测量温度的基准,是国际上公认的最基本的温度。气体声学温度计是测量中低温区热力学温度最精确的方法之一,具有最小的测量不确定度。运用气体声学测温方法不仅可以精确测量热力学温度,还可以精确测定玻尔兹曼常数,从而实现对开尔文的重新定义。针对气体声学温度计测量热力学温度的相关研究工作,对气体声学测量热力学温度的研究进程进行了综述,总结介绍了气体声学测温的原理和技术,并对未来声学温度计的研究工作进行了展望。

超流氦系统负压换热器研究进展

近年来我国大型低温制冷系统研制取得了较大的进展,对超流氦低温系统的研制提出了需求,而超流氦系统的高效运行离不开负压换热器。文中介绍了超流氦低温系统中负压换热器的研究进展、传热机理中存在的问题及其未来发展的方向,为负压换热器的设计以及以后的探索提供参考。

氢冷凝实验设计与仿真分析

设计高效的氦制冷氢液化换热器需掌握氢的冷凝特性,为此,设计了氢热虹吸管实验装置,并利用Fluent对其性能进行了瞬态仿真验证。通过分析氢热虹吸管设计与仿真的影响因素,合理选择了冷源、充液率、倾角、结构材料和仿真数值模型。结果表明:仿真达到稳态时,冷凝热流密度达到了理论值,冷凝壁面上发生了层流膜状冷凝,验证了仿真模型的有效性和实验装置的性能,为实验提供了指导。

低温透平膨胀机制动叶轮的优化设计

随着低温透平膨胀制冷机制冷量的不断增加,对整机的性能不断提出更高的要求,然而,对制动端的关注仍然很低,制动端中制动叶轮是核心部件,制动叶轮的性能提升可以使整机性能提升。对制动叶轮进行优化,使用了两种优化策略,策略一对子午流面和叶型依次进行优化,策略二对子午流面和叶型同时进行优化,两种优化策略都始终以制动功率为约束,经过多次优化,得到优化结果。与原始模型对比,优化模型气动性能显著改善,使用策略一效率提升10.61%,使用策略二效率提升10.14%,工作范围均显著扩大。分析表明,相比原始模型,优化模型泄露损失、回流损失、尾迹掺混等显著减少,不同策略优化的结果也略有不同。

换热器对氦液化流程的影响及其热力学分析

采用Matlab编程实现对氦液化流程的模拟,在验证模型准确性的基础上,针对流程中换热器的有效度对流程性能的影响进行了详尽的研究和分析。此外还分析得到了所有换热器大小对液化率的不同影响作用,并且从热力学角度探讨了其原因,所得结果对大型氦液化器中换热器的选择和面积分配具有指导意义。

径向磁悬浮轴承的结构设计和数值模拟

提出了一种通用型、系统化的径向磁悬浮轴承定子、转子结构设计和电感、温升校核方法,并给出了设计实例。基于Ansys Maxwell软件,对二维静态场下的实例模型进行了电磁场数值模拟,分析了漏磁、非线性磁导率、磁饱和、边缘效应的影响,进一步验证了设计方法的合理性和准确性。结果表明,磁场分布和承载力都符合设计要求,磁力和气隙磁通密度在I≤4A时线性解、非线性解之差的百分比基本都在5%之内,平均百分比分别为2.52%和3.44%。

Nb掺杂碲化铅合金的热电性能

用机械合金(MA)和放电等离子烧结(SPS)方法制备出Nb掺杂的Pb1.1Te合金块体,在323-673 K温区内测试其电阻率、Seebeck系数和热扩散系数,并计算其热电优值。结果表明:在Pb1.1Te中掺杂Nb能有效提高材料的载流子浓度,优化其电性能,使Pb1.03Nb0.07Te的功率因子在523-673 K温区范围内超过20 m W/(cm·K2)。同时,Nb的引入可增强声子散射,降低晶格热导率,从而得到较高的热电优值。样品Pb1.03Nb0.07Te在673 K时ZT值最大为1.27,是基体材料Pb1.1Te的2倍。

高速透平机械超导磁悬浮轴承转子结构设计

高温超导磁悬浮轴承具有运用于大型低温系统高速透平机械复杂工况的显著优点。针对磁通集中式排列的永磁转子结构,利用电磁场分析软件计算和分析了转子结构参数对轴承悬浮性能的影响,并以最大单位面积悬浮力为设计目标,结合转子动力学分析,得到了永磁转子的各项结构参数,为高速透平机械中运用超导磁悬浮轴承的转子结构设计和轴承制作,提供了一定的参考依据。

脂润滑混合陶瓷轴承在冷压缩机中的应用分析

目前冷压缩机在超流氦系统中得到广泛应用,作为冷压缩机的关键部件,轴承对冷压缩机的稳定运行至关重要。本文介绍了各类型轴承在冷压缩机上的应用现状,通过对比,阐述了混合陶瓷轴承的特点及在冷压缩机中的应用前景。简要分析了混合陶瓷轴承的脂润滑技术,并以冷压缩机实际工况为参考,进行了不同润滑脂的挥发试验。根据试验结果进行了分析,同时对润滑脂选型、轴承中实际填充量以及对系统的挥发污染进行了计算评估,进一步确证了脂润滑混合陶瓷轴承应用于冷压缩机的可行性。