基于应力与围岩分类的冲击地压危险性评价研究 被引量：44

1

作者 姜福兴 刘懿 +4 位作者 翟明华 郭信山 温经林 刘心广 马幸福 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1041-1052,共12页

基于山东某矿井复杂多样的地质和开采环境,提出了对冲击地压实行分类评价的技术思路。根据外部应力与巷道围岩相互作用后的围岩结构稳定性及其冲击倾向性,对围岩的冲击危险性和类型进行分类。外部静应力计算时采用倾向"载荷三带&qu... 基于山东某矿井复杂多样的地质和开采环境,提出了对冲击地压实行分类评价的技术思路。根据外部应力与巷道围岩相互作用后的围岩结构稳定性及其冲击倾向性,对围岩的冲击危险性和类型进行分类。外部静应力计算时采用倾向"载荷三带"理论模型,动应力计算时采用长壁工作面走向"载荷三带"理论模型,再叠加上构造应力等,实现了外部应力的近似计算;将外部应力作用于不同的围岩结构,结合煤岩体的冲击倾向性,得到围岩的冲击危险性和冲击类型。以此为基础形成的冲击地压分类与评价方法能较准确地反映回采工作面的冲击类型和危险程度,为制定针对性的治理措施提供了较准确的依据。研究成果已经在山东能源集团进行了应用,取得了良好的效果。 展开更多

关键词 采矿工程 冲击地压 分类方法 冲击危险性评价 载荷三带 冲击地压治理

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硫磺沟煤矿巨厚强冲击煤层掘进工作面超前钻孔卸压失效机理研究 被引量：18

2

作者 朱斯陶 董续凯 +6 位作者 姜福兴 王绪友 张修峰 刘心广 姜亦武 李磊 宁廷洲 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期45-53,共9页

针对巨厚煤层掘进工作面冲击地压防治中出现的大直径钻孔卸压失效现象,以新疆硫磺沟煤矿巨厚煤层掘进工作面频繁发生冲击地压事故为工程背景,采用理论分析、数值模拟等方法,研究了不同厚度煤层工作面掘进、卸压区域的应力分布状态,分别... 针对巨厚煤层掘进工作面冲击地压防治中出现的大直径钻孔卸压失效现象,以新疆硫磺沟煤矿巨厚煤层掘进工作面频繁发生冲击地压事故为工程背景,采用理论分析、数值模拟等方法,研究了不同厚度煤层工作面掘进、卸压区域的应力分布状态,分别建立了工作面掘进、卸压区域煤岩体“挠曲-冲击”力学模型,揭示了巨厚煤层掘进工作面大直径钻孔卸压失效机理,得到以下结论:薄~特厚煤层和巨厚煤层中实施卸压钻孔形成的水平应力集中区分别位于稳定的顶底板岩层中和煤层中,卸压区域上方形成的煤、岩层梁结构均能保持稳定;巷道掘进导致顶板煤、岩层梁结构跨度急剧增大且产生掘进扰动和应力二次集中,理论计算结果表明,薄~特厚煤层顶板岩层梁结构在卸压和掘进期间均能保持稳定,而巨厚煤层顶板煤层梁结构会发生“挠曲-冲击”失稳,进而诱发掘进迎头频繁冲击。据此提出了优化卸压钻孔布置方式的防治措施。 展开更多

关键词 巨厚强冲击煤层 超前卸压 掘进工作面 冲击地压 挠曲-冲击

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郓城煤矿冲击地压与载荷三带关系研究 被引量：17

3

作者 姜福兴 刘懿 +4 位作者 杨伟利 温经林 张益超 刘心广 马幸福 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期405-410,共6页

以郓城煤矿冲击地压事故为背景,研究了郓城煤矿1300工作面泄水巷冲击地压的致灾机理及防治方法。通过引入"载荷三带"覆岩结构模型,分析了郓城煤矿一采区上覆岩层空间结构及其运动规律,结合微震系统监测结果,验证了工作面回采... 以郓城煤矿冲击地压事故为背景,研究了郓城煤矿1300工作面泄水巷冲击地压的致灾机理及防治方法。通过引入"载荷三带"覆岩结构模型,分析了郓城煤矿一采区上覆岩层空间结构及其运动规律,结合微震系统监测结果,验证了工作面回采期间载荷三带岩层的运动及加载特性。建立了"载荷三带"侧向支承压力估算模型,得到了1300工作面侧向支承压力分布规律,估算了工作面回采期间泄水巷煤岩体承受自重应力、构造应力和侧向支承应力的叠加总应力,该应力超过了该矿的临界冲击应力,判断郓城煤矿冲击地压是高地应力和构造应力作用下,厚层坚硬顶板长期运动发生应力积聚从而导致冲击。通过合理设计巷道平面位置避开侧向应力峰值区域、采用适当降低推采速度和合理设计煤层大直径卸压孔参数等措施,可以有效治理该类冲击地压。 展开更多

关键词 冲击地压 覆岩结构 支承压力 载荷三带 冲击危险性

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疏水诱发深井巷道冲击地压机理及其防治 被引量：15

4

作者 舒凑先 姜福兴 +6 位作者 魏全德 温经林 李东 刘心广 张修峰 张自发 刘承志 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期780-786,共7页

针对鄂尔多斯矿区深部巷道在疏水过程中出现的动力现象,通过理论和数值分析,研究了疏水过程中含水层和煤层的应力演化规律,揭示了疏水诱发深部巷道冲击地压机理:疏水引起含水层物理力学参数不均质损伤导致煤层局部应力集中,当该集中应... 针对鄂尔多斯矿区深部巷道在疏水过程中出现的动力现象,通过理论和数值分析,研究了疏水过程中含水层和煤层的应力演化规律,揭示了疏水诱发深部巷道冲击地压机理:疏水引起含水层物理力学参数不均质损伤导致煤层局部应力集中,当该集中应力与其他应力叠加总和超过发生冲击临界值时,易诱发冲击。在此基础上,提出了优化疏水孔设计、应力三向化转移、合理选择巷道位置和加强巷道支护等防治措施。现场应力监测和动力显现结果表明:富水区疏水后,形成了不均匀的应力分布,在富水区边缘易应力集中,该区域是冲击地压防治的重点。研究结果为分析疏水诱发冲击提供了理论基础,为类似地质条件工作面的冲击地压防治提供了技术途径。 展开更多

关键词 水岩物理作用 水岩化学作用 冲击地压 相变

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深部重型综采面长距离多联巷快速回撤技术研究 被引量：15

5

作者 舒凑先 姜福兴 +6 位作者 韩跃勇 李东 孟祥军 刘心广 张修峰 刘承志 张自发 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期473-480,共8页

针对重型综采面回撤通道在采深大于300 m后易出现底鼓、冒顶、片帮甚至冲击等问题,以鄂尔多斯地区A矿首采面为例,采用数值模拟和理论分析等方法,对深部重型综采面快速回撤技术进行研究。根据该地区的煤岩强度,当埋深达到272~322 m时,双... 针对重型综采面回撤通道在采深大于300 m后易出现底鼓、冒顶、片帮甚至冲击等问题,以鄂尔多斯地区A矿首采面为例,采用数值模拟和理论分析等方法,对深部重型综采面快速回撤技术进行研究。根据该地区的煤岩强度,当埋深达到272~322 m时,双通道撤架方案的主回撤通道围岩易出现冒顶和片帮等失稳现象;若煤体具有强冲击倾向性且埋深超过465 m,则该地区煤矿撤面时还具备了发生冲击地压的力学条件。综合考虑撤架安全和经济效益,提出并实施了深部重型综采面长距离多联巷快速回撤技术。研究成果应用于采深近700 m的A矿2-2上201重型综采工作面,与常规深井工作面先造条件再回撤的技术相比,减少了约18 d的回撤时间,取得了良好的安全和经济效益。 展开更多

关键词 深部 快速回撤 重型综采工作面 冲击地压

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掘进工作面超长距离通风安全保障技术研究 被引量：14

6

作者 焦志远 郝海清 +3 位作者 刘心广 张庆勇 张学相 王凯 《矿山机械》 2019年第5期7-11,共5页

针对长距离掘进工作面安全供风困难的现状,比较分析了6种掘进巷道的供风方式,结合转龙湾煤矿的现场实际情况,选择了单巷单机通风技术。计算论证了工作面风量的供需匹配,确定了局部通风机的选型。提出了拉链式风筒的制作工艺,论述了风筒... 针对长距离掘进工作面安全供风困难的现状,比较分析了6种掘进巷道的供风方式,结合转龙湾煤矿的现场实际情况,选择了单巷单机通风技术。计算论证了工作面风量的供需匹配,确定了局部通风机的选型。提出了拉链式风筒的制作工艺,论述了风筒减漏、降阻的技术原理。通过多元因素分析组合,形成了长距离掘进工作面安全高效供风的成套技术方案,为长距离掘进工作面供风安全保障提供指导。 展开更多

关键词 长距离 掘进工作面 安全保障技术 局部通风

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微型机械制冷机的污染失效及其考核方法 被引量：6

7

作者 杨宝玉 吴亦农 +1 位作者 府华 刘心广 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期464-467,共4页

阐述了污染失效是影响微型机械制冷机可靠性的一个关键因素,在分析污染气体的来源及其对制冷机回热器的影响等污染失效机理的基础上制订了考核方案。设计了微型高压阀,向机械制冷机工作腔内在线、连续添加污染杂质进行污染加速试验,从... 阐述了污染失效是影响微型机械制冷机可靠性的一个关键因素,在分析污染气体的来源及其对制冷机回热器的影响等污染失效机理的基础上制订了考核方案。设计了微型高压阀,向机械制冷机工作腔内在线、连续添加污染杂质进行污染加速试验,从而解决了污染失效考核的关键问题。通过一台机械制冷机的污染加速试验对其污染失效进行了量化考核,结果表明,水蒸气、酒精、丙酮3种主要污染气体分别为74mg、31mg、114mg时使制冷性能下降约40%。污染失效的考核为机械制冷机寿命预测与污染控制提供了依据。 展开更多

关键词 机械制冷机 可靠性 污染失效 微型高压阀 加速试验

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深部高应力回采巷道支护技术研究 被引量：7

8

作者 刘心广 彭杨皓 周桐 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第3期1-8,共8页

针对深部开采巷道围岩变形快、变形量大的重大难题,根据兴东矿2121工作面回采过程中巷道围岩的变形特征,通过普氏理论计算出锚杆(索)支护参数,提出了5种不同支护方案,利用FLAC3D数值模拟软件,依次计算出各种方案的顶板下沉量和两帮移近... 针对深部开采巷道围岩变形快、变形量大的重大难题,根据兴东矿2121工作面回采过程中巷道围岩的变形特征,通过普氏理论计算出锚杆(索)支护参数,提出了5种不同支护方案,利用FLAC3D数值模拟软件,依次计算出各种方案的顶板下沉量和两帮移近量。结果表明:(1)深部巷道在高应力作用下,巷道围岩变形总量较大,特别是在巷道变形初期,巷道围岩变形速率大,在此条件下采用锚杆索联合支护,可以有效控制围岩的变形和破坏;(2)通过加强两帮的支护,可提高深部巷道围岩整体的承载能力,减少顶板下沉,促进顶板形成稳定结构;(3)增加锚索的预紧力,使锚杆与锚索同步承载,可大大增加支护结构的稳定性,有效控制围岩变形。现场试验表明,锚杆索联合支护可有效提高巷道围岩的承载能力,减少围岩移动和变形,具有良好的支护效果。 展开更多

关键词 深部高应力 回采巷道 巷道支护 猫杆索联合支护

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斯特林制冷机排出器气动力特性研究 被引量：5

9

作者 刘心广 刘冬毓 +1 位作者 王永 吴亦农 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期10-14,共5页

基于排出器动力特性的矢量分析,针对1台2 W@80 K双驱动分置式斯特林制冷机,开展实验,研究压力波动、运动阻尼和固有频率随制冷温度的变化,分析了其对制冷机性能的影响。结果表明:制冷温度降低时。压差和压力-位移相位角均呈减小趋势,膨... 基于排出器动力特性的矢量分析,针对1台2 W@80 K双驱动分置式斯特林制冷机,开展实验,研究压力波动、运动阻尼和固有频率随制冷温度的变化,分析了其对制冷机性能的影响。结果表明:制冷温度降低时。压差和压力-位移相位角均呈减小趋势,膨胀腔功减小;排出器运动阻尼随制冷温度的降低而增大,导致蓄冷器压降增大,冷腔内平均压力降低,气动力减小,气动力与排出器位移夹角减小,排出器行程减小,膨胀腔理论制冷量减小;低温下膨胀机内气体弹性刚度增大,其固有频率增大,向运行频率接近,伴随电机驱动力下降;压缩活塞通过其运动产生的气流压力波对排出器的运动产生影响,排出器则通过其运动产生气流的质量分配和动量分配影响气体弹簧刚度和气流阻尼来反作用于压缩活塞。 展开更多

关键词 斯特林 排出器 压力波动 阻尼 固有频率

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全深冻结井筒隐蔽竖向导水通道综合治理关键技术研究 被引量：6

10

作者 刘心广 徐建国 +4 位作者 马庆福 刘承志 魏久传 张伟杰 李孝朋 《中国煤炭》 2018年第3期57-62,121,共7页

全深冻结凿井技术在我国西部矿区得到广泛应用,而冻结孔因未完全封闭形成的环形空间成为隐蔽竖向导水通道。基于冻结孔成灾机制分析,提出了全深冻结法井筒隐蔽竖向导水通道综合治理技术,包括冻结孔环形空间封闭不良范围确定及其水害危... 全深冻结凿井技术在我国西部矿区得到广泛应用,而冻结孔因未完全封闭形成的环形空间成为隐蔽竖向导水通道。基于冻结孔成灾机制分析,提出了全深冻结法井筒隐蔽竖向导水通道综合治理技术,包括冻结孔环形空间封闭不良范围确定及其水害危险性评价、灾害隐患段岩性组合特征分析及最佳注浆治理区间确定、冻结孔探查与空间定位、综合注浆方案设计、活动式施工平台设计与构筑、信息化施工及注浆效果检验与局部补充注浆等关键实施步骤。在该技术体系指导下,营盘壕煤矿主井冻结孔封闭不良段等隐蔽竖向导水通道的综合治理工程得以成功实施,取得理想治理效果。 展开更多

关键词 全深冻结凿井 导水通道 综合治理技术 西部矿区

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空间斯特林制冷机的可靠性筛选 被引量：5

11

作者 刘心广 吴亦农 何力 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期40-44,共5页

介绍了中国国内空间斯特林制冷机的早期失效模式及其对应的筛选试验方法,研究了长寿命制冷机的寿命筛选方法,采用温度循环为模拟应力,试验内容包括两部分:制冷机的开关机试验和连续工作试验,总试验时间约500 h。按照给定的筛选程序,可... 介绍了中国国内空间斯特林制冷机的早期失效模式及其对应的筛选试验方法,研究了长寿命制冷机的寿命筛选方法,采用温度循环为模拟应力,试验内容包括两部分:制冷机的开关机试验和连续工作试验,总试验时间约500 h。按照给定的筛选程序,可在短期内发现制冷机内部潜在的薄弱环节,诱发其早期失效,剔除不良产品,经过筛选之后的制冷机可有一个长期稳定的工作期,从而提高了制冷机的使用可靠性,推动了自研制冷机在空间任务中的应用。 展开更多

关键词 空间制冷机 斯特林 可靠性 筛选

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薄煤层开采技术研究 被引量：5

12

作者 刘心广 栾兴亮 《中国煤炭》 北大核心 2008年第3期53-54,共2页

阐述了加快开采济宁二号煤矿主采薄煤层3上的意义,介绍了工作面概况、设备选型及其顶板管理、回采工艺等情况,并针对回采过程中遇到的问题提出了具体的处理方法。

关键词 薄煤层开采 设备选型 回采工艺 济宁二号煤矿

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深部近距离变间距跨采底板煤巷围岩动显规律及控制技术 被引量：5

13

作者 刘心广 《中国煤炭》 北大核心 2012年第12期55-58,94,共5页

针对深部近距离多重采动影响跨采底板煤巷围岩塑性大变形破坏特征,研究了深部近距离变间距跨采煤巷围岩变形破坏及巷道底臌影响因素;通过数值模拟对跨采底板煤巷层间临界煤岩柱及合理内错距离进行优化研究,掌握多重采动影响条件下跨采... 针对深部近距离多重采动影响跨采底板煤巷围岩塑性大变形破坏特征,研究了深部近距离变间距跨采煤巷围岩变形破坏及巷道底臌影响因素;通过数值模拟对跨采底板煤巷层间临界煤岩柱及合理内错距离进行优化研究,掌握多重采动影响条件下跨采煤巷动显规律,及多元应力叠加条件下跨采巷道围岩应力场动态演化规律;结合巷道围岩性态、层间距差异等制定了适合多重采动影响跨采底板煤巷动态分段耦合控制技术,并进行了工程试验研究。应用表明:跨采巷道围岩应力集中程度减弱,分布更加趋于均匀化,运输巷围岩的破坏范围及破坏深度减少,分段动态支护方式在深部近距离跨采巷道支护领域具有重要推广应用价值。 展开更多

关键词 深部开采 近距离跨采 变间距 煤巷 动显规律 动态耦合支护

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斯特林制冷机污染退化的加速寿命模型 被引量：5

14

作者 杨少华 张晓明 +1 位作者 刘心广 吴亦农 《红外技术》 CSCD 北大核心 2008年第8期462-464,共3页

基于制冷机的污染失效机理、材料出气特性,探索性地提出制冷机污染退化的加速寿命模型,阐述了各模型参数的物理意义,并利用4300 h的加速试验数据建模拟合,发现与加速寿命模型有较好的符合关系,最后提出外推到常规条件寿命的加速系数的... 基于制冷机的污染失效机理、材料出气特性,探索性地提出制冷机污染退化的加速寿命模型,阐述了各模型参数的物理意义,并利用4300 h的加速试验数据建模拟合,发现与加速寿命模型有较好的符合关系,最后提出外推到常规条件寿命的加速系数的计算方法。由于试验数量少,所得模型尚不成熟,需要更多的后续试验来验证,但该寿命模型的提出,对于实现快速寿命评价和考核具有参考价值。 展开更多

关键词 斯特林制冷机 污染 寿命模型 加速系数

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牛津型斯特林制冷机的加速寿命试验 被引量：4

15

作者 杨少华 张晓明 +1 位作者 刘心广 吴亦农 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期21-23,共3页

分析了牛津型长寿命斯特林制冷机的主要失效模式、失效机理以及应用特点,提出高温运行的加速寿命评价方法。4300 h的加速寿命试验结果表明,制冷机性能已明显退化,并呈现污染导致的失效特征,初步验证高温加速污染失效的有效性。

关键词 斯特林制冷机 加速 寿命试验 污染

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巨厚岩浆岩下开采覆岩移动规律及动力灾害危险性分析与防控技术 被引量：3

16

作者 刘心广 《山东煤炭科技》 2010年第2期100-101,共2页

济宁二号煤矿开展巨厚岩浆岩下开采上覆岩层的地表沉陷规律和冲击动力灾害分析与防治研究,对潜在的灾害及其危害性进行分析和预测,为防灾、减灾和灾害控制提供技术依据和决策依据。

关键词 巨厚岩浆岩 覆岩移动规律 防控技术

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斯特林制冷机关键材料的出气特性分析 被引量：3

17

作者 杨少华 张晓明 +2 位作者 刘心广 吴亦农 王鹢 《真空与低温》 2008年第3期152-156,共5页

长寿命制冷机性能退化的主要原因之一是内部工质污染,了解所用材料的出气特性至关重要。测试了制冷机内部6种关键材料的出气特性,其主要出气成分为水、邻苯二甲酸酯、烷烃等。基于相关理论,建立了关键材料的出气特性模型,对制冷机关键... 长寿命制冷机性能退化的主要原因之一是内部工质污染,了解所用材料的出气特性至关重要。测试了制冷机内部6种关键材料的出气特性,其主要出气成分为水、邻苯二甲酸酯、烷烃等。基于相关理论,建立了关键材料的出气特性模型,对制冷机关键材料的选择、除气工艺的优化、污染失效模式的控制有参考价值。 展开更多

关键词 斯特林制冷机 污染 出气特性 模型

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充气压力对分置斯特林制冷机影响的实验研究 被引量：3

18

作者 刘心广 吴亦农 何力 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期16-20,共5页

压力是分置式斯特林制冷机中重要的运行参数,是连接热力学平衡和动力学平衡的纽带,而充气压力则是影响压力波动的主要因素之一。文中主要是在实验的基础上,研究充气压力对制冷机的制冷性能和机械性能的影响规律,分析实验结果得出了一些... 压力是分置式斯特林制冷机中重要的运行参数,是连接热力学平衡和动力学平衡的纽带,而充气压力则是影响压力波动的主要因素之一。文中主要是在实验的基础上,研究充气压力对制冷机的制冷性能和机械性能的影响规律,分析实验结果得出了一些有意义的结论,对调试制冷机运行有着重要的指导意义。 展开更多

关键词 充气压力 分置式斯特林 制冷机 性能调试

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济宁二号煤矿六采区压煤村庄搬迁可行性研究 被引量：3

19

作者 刘心广 王海龙 +1 位作者 田涛 陈绍杰 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2012年第6期36-41,共6页

村庄压煤问题严重制约着济宁二号煤矿的生产接续与发展。结合该矿六采区的地质采矿条件,针对大郝村、大屯村两个村庄下压煤问题,提出了条带开采法和村庄搬迁后完全垮落法开采两种解决途径。采用概率积分法,预计了两种开采方案对地面建... 村庄压煤问题严重制约着济宁二号煤矿的生产接续与发展。结合该矿六采区的地质采矿条件,针对大郝村、大屯村两个村庄下压煤问题,提出了条带开采法和村庄搬迁后完全垮落法开采两种解决途径。采用概率积分法,预计了两种开采方案对地面建筑物的采动影响,采用条带法开采,虽然能使地面建筑物得到较好的保护,但是经济上的损失巨大。从技术、经济两个方面,综合考虑村庄搬迁法更为合理,并根据具体情况,对村庄的新村选址方案进行了比选。 展开更多

关键词 压煤村庄 移动变形 搬迁方案 经济效益

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空间红外天文观测中低温制冷系统分析 被引量：2

20

作者 刘心广 吴亦农 李春来 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期50-54,共5页

基于红外天文卫星中探测器组件和光学部分极低工作温度的需求,结合近来发射的2颗卫星(SIRTF和ASTRO-F),分析了红外天文卫星中的低温系统,给出了总体制冷方案和低温系统有效载荷示意框图,通过三级复合制冷方式,最大程度地降低超流氦用量... 基于红外天文卫星中探测器组件和光学部分极低工作温度的需求,结合近来发射的2颗卫星(SIRTF和ASTRO-F),分析了红外天文卫星中的低温系统,给出了总体制冷方案和低温系统有效载荷示意框图,通过三级复合制冷方式,最大程度地降低超流氦用量,延长卫星工作寿命。针对超流氦制冷在空间应用时的特殊性,阐述了气液相分离、质量监测、流量调节3项关键技术的工作原理。 展开更多

关键词 红外天文观测 空间制冷 超流氦 气液相分离器 质量监测 流量调节

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