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超临界氦加温增压方案的初步探讨 被引量:7
1
作者 张福忠 张化照 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2001年第6期41-46,共6页
介绍了超临界氦加温增压系统的工作原理 ,系统中液氦贮瓶、氦加温器、几个极低温阀的用途 ,并介绍了液氦贮瓶使用中的 4个关键因素和液氦贮瓶系统的试验项目。对于增压排放液氦所需常温氦气用量计算、液氦贮瓶内温度和压力随时间的变化... 介绍了超临界氦加温增压系统的工作原理 ,系统中液氦贮瓶、氦加温器、几个极低温阀的用途 ,并介绍了液氦贮瓶使用中的 4个关键因素和液氦贮瓶系统的试验项目。对于增压排放液氦所需常温氦气用量计算、液氦贮瓶内温度和压力随时间的变化计算也做了简要介绍。 展开更多
关键词 超临界氦 加温增压系统 液体火箭贮箱 工作原理 系统组成
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SABRE空气预冷器流动与换热数值研究 被引量:7
2
作者 魏鑫 金峰 +1 位作者 刘天依 吉洪湖 《火箭推进》 CAS 2019年第5期8-16,共9页
为了掌握吸气式火箭发动机(SABRE)空气预冷器的流动换热特性,为设计相应类型的预冷器提供技术基础,针对SABRE预冷器最小周期性单元,以数值方法研究了管间距、管排数、空气入射角度及氦气/空气热容量比对预冷器流动换热的影响。研究结果... 为了掌握吸气式火箭发动机(SABRE)空气预冷器的流动换热特性,为设计相应类型的预冷器提供技术基础,针对SABRE预冷器最小周期性单元,以数值方法研究了管间距、管排数、空气入射角度及氦气/空气热容量比对预冷器流动换热的影响。研究结果表明:增大管排数和减小管间距,能够增大预冷器换热功率,降低空气出口温度,但会降低空气侧、氦气侧平均换热系数,减弱对流换热能力,增大空气侧总压损失。空气入射角度对空气侧、氦气侧换热影响微小,但对空气侧总压恢复系数影响显著。增大氦气/空气热容量比能够降低空气侧总压损失,增大空气侧、氦气侧平均换热系数,降低空气出口温度。 展开更多
关键词 预冷器 超临界氦气 平均换热系数 总压损失
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中国散裂中子源2 K氦制冷机参数敏感性分析
3
作者 史敏 叶斌 +4 位作者 孟杨 杨瑜 李娜 刘华昌 曹菁 《低温与超导》 CAS 北大核心 2024年第11期60-65,共6页
在中国散裂中子源二期工程中,将建设一套2 K氦制冷机,为H-直线加速段新增的超导加速器提供超流氦冷却环境。根据设备布局,2 K氦制冷机的4.5 K和2 K冷箱通过100 m多通道低温管线连接,这对制冷机的节流级和过冷级产生了显著影响。本文基... 在中国散裂中子源二期工程中,将建设一套2 K氦制冷机,为H-直线加速段新增的超导加速器提供超流氦冷却环境。根据设备布局,2 K氦制冷机的4.5 K和2 K冷箱通过100 m多通道低温管线连接,这对制冷机的节流级和过冷级产生了显著影响。本文基于参数敏感性分析,分析了4.5 K冷箱中一级过冷器超临界氦出口温度、第一节流级膨胀元件的种类、第一节流级的出口压力对系统的影响。结果表明,在4.5 K冷箱中增加一级过冷器并将超临界氦出口温度降至4.5 K,能显著减少传输氦流的质量流量,从而降低了多通道低温管线的制造成本和安装难度。此外,设计第一级过冷器时应以透平为第一节流级膨胀元件的工况为准,设计第二级过冷器时则应以节流阀为准。 展开更多
关键词 氦制冷机 超临界氦 节流级 过冷级 参数敏感性分析
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部分流超临界氦循环泵特性分析 被引量:3
4
作者 张小伟 白红宇 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期24-28,共5页
通过将大型超导托卡马克装置中用于超导磁体冷却的超临界氦循环泵与传统离心泵进行比较,对BNI(Barber-N ichols Inc.)部分流超临界氦循环泵进行了结构特点和性能特点分析,重点讨论了叶轮、叶片和蜗壳的结构差异,以及由于这些结构的不同... 通过将大型超导托卡马克装置中用于超导磁体冷却的超临界氦循环泵与传统离心泵进行比较,对BNI(Barber-N ichols Inc.)部分流超临界氦循环泵进行了结构特点和性能特点分析,重点讨论了叶轮、叶片和蜗壳的结构差异,以及由于这些结构的不同决定的流量、扬程和效率差异,为部分流超临界氦循环泵的设计及试验研究提供了理论依据。 展开更多
关键词 超临界氦 循环泵 部分流泵 低温系统
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超临界氦的储存及排放 被引量:3
5
作者 沈漪 蒋宁 +3 位作者 余建平 陈国邦 张福忠 张化照 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期48-53,共6页
叙述了超临界氦储存过程中存在的热分层现象 ,研究了超临界氦储槽的有效容积、日蒸发率、填充率对储槽气枕空间内压力和温度变化的影响 。
关键词 超临界氦 热分层 储存 增压排放 氦气量 估算 液氦
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超临界氦加温增压系统试验研究 被引量:3
6
作者 邢力超 程翔 +4 位作者 赵春宇 王道连 帅彤 林杨 周炎 《液压与气动》 北大核心 2015年第7期96-98,102,共4页
为了验证超临界氦加温增压技术在运载火箭上应用的可行性,建立了超临界氦加温增压系统试验平台,开展了增压系统试验。通过分析试验过程中超临界氦贮罐压力和温度、增压孔板入口压力、模拟贮箱内压力等参数的变化规律,获得了超临界氦加... 为了验证超临界氦加温增压技术在运载火箭上应用的可行性,建立了超临界氦加温增压系统试验平台,开展了增压系统试验。通过分析试验过程中超临界氦贮罐压力和温度、增压孔板入口压力、模拟贮箱内压力等参数的变化规律,获得了超临界氦加温增压系统的增压性能。试验中超临界氦加温增压系统工作压力较小,并且系统中的电磁阀与孔板组合能将贮箱压力维持在设计范围内,表明该系统增压性能稳定,是一种安全可靠的液体火箭增压系统。 展开更多
关键词 超临界氦 加温增压 试验
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超临界氦循环泵的设计方法 被引量:2
7
作者 张小伟 盛林海 白红宇 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期42-46,共5页
超临界氦循环泵用于超导磁体的迫流冷却。从普通离心泵的基本理论出发,分析了低比转速超临界氦循环泵的特性,从提高效率的角度比较了多种设计方法。得出最理想的方法是提高泵的转速,同时也证明了超临界氦循环泵采用高速全流泵和高速部... 超临界氦循环泵用于超导磁体的迫流冷却。从普通离心泵的基本理论出发,分析了低比转速超临界氦循环泵的特性,从提高效率的角度比较了多种设计方法。得出最理想的方法是提高泵的转速,同时也证明了超临界氦循环泵采用高速全流泵和高速部分流泵设计的可行性。 展开更多
关键词 超临界氦 氦循环泵 全流泵 部分流泵
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制冷机冷却的样品温度稳定性实验研究 被引量:2
8
作者 李空荣 周刚 +2 位作者 刘立强 熊联友 李青 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期7-10,50,共5页
在5.6—20 K温区内,G-M制冷机直接冷却样品会给样品上带来至少400 m K的温度波动。为了使样品上的温度波动峰峰值小于1 m K,设计了一套高精度低温温度测量系统。系统通过超临界氦和2 mm厚聚四氟乙烯片热阻相结合的方式来抑制制冷机冷头... 在5.6—20 K温区内,G-M制冷机直接冷却样品会给样品上带来至少400 m K的温度波动。为了使样品上的温度波动峰峰值小于1 m K,设计了一套高精度低温温度测量系统。系统通过超临界氦和2 mm厚聚四氟乙烯片热阻相结合的方式来抑制制冷机冷头的温度波动。实验结果表明,在7 K、18.7 K、20 K温度下,样品的温度波动峰峰值始终小于0.8 m K。此外,系统通过关闭制冷机的方式,短时间内解决了样品上的机械振动问题。 展开更多
关键词 制冷机 温度波动 超临界氦 机械振动
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EAST装置新超导馈线系统冷却回路设计 被引量:1
9
作者 邓威 奚维斌 张之荣 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期41-46,共6页
EAST装置电流馈线系统由13对Nb Ti材料CICC超导母线组成,连接超导磁体系统和高温超导电流引线,为磁体系统的运行提供馈电通道和失超状态下能量的释放通道。馈线系统中超导母线由液氦制冷机通过低温分配阀箱提供的4.5K超临界氦冷却,冷却... EAST装置电流馈线系统由13对Nb Ti材料CICC超导母线组成,连接超导磁体系统和高温超导电流引线,为磁体系统的运行提供馈电通道和失超状态下能量的释放通道。馈线系统中超导母线由液氦制冷机通过低温分配阀箱提供的4.5K超临界氦冷却,冷却通道进口压力为0.45MPa,出口压力不小于0.25MPa。通过对超导母线和接头内流道中的迫流氦的压降计算确定了冷却流程方案为1对TF超导母线单独串联组成1个冷却通道,12对PF超导母线分为6个冷却通道,每个通道由2对PF超导母线串联组成。 展开更多
关键词 CICC导体 超临界氦 冷却通道 压降计算
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超临界氦增压系统仿真与优化设计 被引量:1
10
作者 薛立鹏 陈二锋 +4 位作者 王道连 方红荣 叶超 冉振华 满满 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期54-59,69,共7页
采用基于集总参数法的AMESim两相流库及32参数的MBWR物性方程,针对超临界氦增压的地面预增压过程及箭上增压过程,构建了超临界氦增压系统仿真模型,实现了从亚临界的气液两相流到临界流、超临界流状态的全过程仿真。以某超临界氦增压系... 采用基于集总参数法的AMESim两相流库及32参数的MBWR物性方程,针对超临界氦增压的地面预增压过程及箭上增压过程,构建了超临界氦增压系统仿真模型,实现了从亚临界的气液两相流到临界流、超临界流状态的全过程仿真。以某超临界氦增压系统为算例进行了超临界氦增压仿真分析,并建立了超临界氦增压系统优化模型,以增压完成后挤压气瓶剩余质量和液氦贮罐内剩余质量最小为优化目标,以挤压气瓶容积,液氦贮罐容积为优化变量,采用多目标遗传算法对该超临界氦增压系统参数进行了优化设计,在满足增压要求的情况下减轻了系统的总质量。 展开更多
关键词 超临界氦 增压系统 仿真 优化设计
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三级子缆接头试验 被引量:1
11
作者 高秉钧 武玉 +7 位作者 王福堂 刘智民 陈治友 王胜 孙洪奎 张勇 陈敬林 丁立人 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 1999年第4期17-20,共4页
三级子缆接头样品长200m m ,截面为22m m ×19m m ;样品内含18 根0.85m m NbTi超导股线,9 根铜线。样品用超临界氦冷却,试验时样品进口处超临界氦参数为温度4.5K,压力3bar,流量0.1g/s。样品共通三次电流,分别为0- 3600A,0- 3800A,0-... 三级子缆接头样品长200m m ,截面为22m m ×19m m ;样品内含18 根0.85m m NbTi超导股线,9 根铜线。样品用超临界氦冷却,试验时样品进口处超临界氦参数为温度4.5K,压力3bar,流量0.1g/s。样品共通三次电流,分别为0- 3600A,0- 3800A,0- 4162.5A;样品电压与电流成线性关系,根据V- I曲线算出三次通电的接头电阻分别为1.58×10- 8Ω,1.78×10- 8Ω,1.65×10- 展开更多
关键词 三级子缆接头 托卡马克装置 超临界氦 CICC
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超临界氦在CICC冷却通道的黏性耗散研究 被引量:1
12
作者 李俊杰 欧阳峥嵘 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2507-2511,共5页
CICC(Cable-in-conduit Conductors)是目前国际公认的用于受控核聚变、大型超导储能装置和稳态强磁场装置的首选导体。超临界氦在压差的作用下通过CICC导体时,不仅需要带走外部环境通过传导、辐射和对流产生的热负荷,同时需要带走黏性... CICC(Cable-in-conduit Conductors)是目前国际公认的用于受控核聚变、大型超导储能装置和稳态强磁场装置的首选导体。超临界氦在压差的作用下通过CICC导体时,不仅需要带走外部环境通过传导、辐射和对流产生的热负荷,同时需要带走黏性耗散产生的热量。随着CICC导体结构的复杂化和紧凑化,黏性耗散作用加剧,所产生的热量在工程设计时已不容忽略。本文通过理论计算和实验相结合的方法来定量确定迫流氦在CICC的黏性耗散,以指导大型超导磁体的超临界氦迫流冷却设计工作。 展开更多
关键词 超临界氦 CICC 黏性耗散
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CRAFT超导磁体平台冷却用超临界氦循环泵性能分析
13
作者 张子健 张启勇 成安义 《低温与超导》 CAS 北大核心 2023年第3期14-19,共6页
为聚变堆主机系统综合研究设施(CRAFT)超导磁体提供低温环境,满足超导磁体大流量迫流冷却需求,设计了350 g/s的超临界氦循环泵的流道部分,利用N-S方程和SST k-ω模型,研究超临界氦在泵中的流动特性,获得了压力分布场、速度场等,得到不... 为聚变堆主机系统综合研究设施(CRAFT)超导磁体提供低温环境,满足超导磁体大流量迫流冷却需求,设计了350 g/s的超临界氦循环泵的流道部分,利用N-S方程和SST k-ω模型,研究超临界氦在泵中的流动特性,获得了压力分布场、速度场等,得到不同流量下泵的外特性曲线。结果表明:泵在设计流量350 g/s下水力效率达86.2%,出口压力为6.2 bar,流道压力分布均匀,流道设计满足要求。 展开更多
关键词 超临界氦 数值模拟
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模拟超临界氦迫流冷却系统
14
作者 武玉 高秉钧 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2000年第1期43-47,共5页
为 CICC( cable- in- conduit conduct)子缆及子缆接头试验而设计的超临界氦迫流冷却系统由高压氦气钢瓶、汇流排、减压阀、流量控制阀、换热器等部件组成。换热器由三部分组成 ,分别为液氮浸泡冷却换热器 ,由样品回流冷却的逆流冷却换... 为 CICC( cable- in- conduit conduct)子缆及子缆接头试验而设计的超临界氦迫流冷却系统由高压氦气钢瓶、汇流排、减压阀、流量控制阀、换热器等部件组成。换热器由三部分组成 ,分别为液氮浸泡冷却换热器 ,由样品回流冷却的逆流冷却换热器、液氦浸泡冷却换热器。已完成的实验表明此系统可以提供 ( 0~0 .1) g/s,( 0 .3~ 0 .6 ) MPa,4.5 K超临界氦 ,满足子缆及接头试验需要。 展开更多
关键词 超临界氦 换热器 低温 传热 冷却系统
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超临界氦增压系统及试验研究
15
作者 帅彤 满满 +3 位作者 王道连 张立强 邢立超 孙善秀 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期56-62,共7页
为了对超临界氦增压技术在运载火箭中的应用可行性进行验证,研究超临界氦增压系统设计参数的匹配特性,本文对比分析了不同增压方式的效率,开展了超临界氦增压系统试验。在试验中通过分析比对超临界氦增压系统的各项参数,获得了超临界氦... 为了对超临界氦增压技术在运载火箭中的应用可行性进行验证,研究超临界氦增压系统设计参数的匹配特性,本文对比分析了不同增压方式的效率,开展了超临界氦增压系统试验。在试验中通过分析比对超临界氦增压系统的各项参数,获得了超临界氦增压系统的增压性能,同时验证了超临界氦的置换、预冷、加注等流程。试验表明,在适当的参数匹配条件下,超临界氦增压系统增压性能稳定,是一种具有较高效率和可靠性的液体火箭的增压方案。 展开更多
关键词 超临界氦 低温 试验
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超临界氦气离心压气机流场分析
16
作者 吴森 于贤君 +1 位作者 毕伍荣 刘宝杰 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期48-58,共11页
设计了一个包含离心叶轮、扩压器和回流器的单级超临界氦气离心压气机,并采用数值模拟方法对设计结果进行了三维数值模拟分析。通过对总特性、叶表压力分布、展向参数分布以及三维流场的分析,得到了高负荷超临界氦气离心压气机各部件内... 设计了一个包含离心叶轮、扩压器和回流器的单级超临界氦气离心压气机,并采用数值模拟方法对设计结果进行了三维数值模拟分析。通过对总特性、叶表压力分布、展向参数分布以及三维流场的分析,得到了高负荷超临界氦气离心压气机各部件内部的典型复杂流动特点。研究结果表明:相比常规工质,超临界氦气离心压气机单级压比较低,但叶轮与扩压器的负荷和级效率较高,且超临界氦气整体流动为亚音流,只在叶片前缘局部出现超音区。 展开更多
关键词 超临界氦气 离心压气机 数值模拟 流场分析
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超临界氦贮罐实验研究及漏热分析 被引量:4
17
作者 满满 张立强 +5 位作者 帅彤 周浩洋 李新宇 龚领会 徐向东 徐冬 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期33-37,共5页
采用高真空多层绝热结构,研制了一套超临界氦球形贮罐。对贮罐进行漏热估算和应力校核,漏热估算为1.44 W,应力符合设计要求。在液氦加注过程中,监测液氦温度波动特别大,且温度计引线管上有结霜现象出现,分析漏热原因是出现了剧烈热声振... 采用高真空多层绝热结构,研制了一套超临界氦球形贮罐。对贮罐进行漏热估算和应力校核,漏热估算为1.44 W,应力符合设计要求。在液氦加注过程中,监测液氦温度波动特别大,且温度计引线管上有结霜现象出现,分析漏热原因是出现了剧烈热声振荡。将温度计引线管与增压管连通,连通后热声振荡消除。对该超临界氦贮罐进行液氦密封憋压绝热性能测试,液氦压力到达2 MPa的时间约7.5 h,压力平均上升速率为0.267 MPa/h,换算成漏热量为12 W,仍远远大于漏热估算值,分析是由于在连通管路中形成了环流,造成较大漏热。提出了该类超临界氦贮罐的设计改进原则。 展开更多
关键词 超临界氦贮罐 绝热性能 热声振荡 减振器
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运载火箭超临界氦贮罐内支撑结构研究 被引量:1
18
作者 邢力超 许光 +2 位作者 郑茂琦 徐珊珊 张立强 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期65-69,共5页
针对运载火箭超临界氦贮罐内支撑结构的高强度和低漏热需求,介绍了低温绝热容器支撑结构的设计原则、材料选择及结构形式,对重型运载火箭用超临界氦贮罐支撑结构进行了设计,建立了超临界贮罐内支撑结构仿真模型,对贮罐及内支撑结构的静... 针对运载火箭超临界氦贮罐内支撑结构的高强度和低漏热需求,介绍了低温绝热容器支撑结构的设计原则、材料选择及结构形式,对重型运载火箭用超临界氦贮罐支撑结构进行了设计,建立了超临界贮罐内支撑结构仿真模型,对贮罐及内支撑结构的静强度和抗振性能进行了分析,证明了支撑结构方案的可行性。 展开更多
关键词 运载火箭 超临界氦贮罐 内支撑 结构设计
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超临界氦贮箱的结构及绝热设计 被引量:1
19
作者 满满 张立强 +3 位作者 王道连 王占彬 吴姮 薛立鹏 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期40-43,共4页
结合高绝热、耐振动、轻质化等设计原则及地面试验系统的要求,提出了超临界氦贮箱的具体设计指标。通过对比分析多种绝热容器的结构,决定采用双层真空结构,并采用低温绝热纸与镀铝涤纶薄膜组成的多层绝热材料作为内壳的包覆层。根据计... 结合高绝热、耐振动、轻质化等设计原则及地面试验系统的要求,提出了超临界氦贮箱的具体设计指标。通过对比分析多种绝热容器的结构,决定采用双层真空结构,并采用低温绝热纸与镀铝涤纶薄膜组成的多层绝热材料作为内壳的包覆层。根据计算结果,在最高工作压力3 MPa、有效容积110 L的情况下,超临界氦贮箱的结构质量约为98 kg,总漏热量约为0.81 W,满足设计指标要求。 展开更多
关键词 超临界氦 结构 绝热
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EAST低温系统超临界氦循环泵的自动控制 被引量:1
20
作者 周芷伟 庄明 +2 位作者 张启勇 胡良兵 祝燕云 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期23-29,共7页
为确保EAST超导磁体安全、稳定地进行降温,通过分析超导磁体氦迫流冷却回路并结合低温系统降温操作流程,在低温控制系统中设计并实现了氦循环泵的自动启动和失超处理等顺序控制流程;采用选择性控制结构和改进的增量式PID控制算法,实现... 为确保EAST超导磁体安全、稳定地进行降温,通过分析超导磁体氦迫流冷却回路并结合低温系统降温操作流程,在低温控制系统中设计并实现了氦循环泵的自动启动和失超处理等顺序控制流程;采用选择性控制结构和改进的增量式PID控制算法,实现了氦循环泵入口压力的自动控制。经过降温实验验证,氦循环泵的自动控制策略满足低温系统的运行要求,在一定程度上提高了系统的自动化程度。 展开更多
关键词 EAST 低温系统超 临界氦循环泵 DCS 顺序控制 选择性PID控制
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