BEPCII SSM磁体控制阀箱内氦冷却管线热应力分析

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)超导螺线管磁体(SSM)的控制阀箱是该磁体低温冷却系统的主要设备之一,用来分配、调节和控制超导磁体及其电流引线的冷却介质流量。低温下磁体超导导线及其冷却管会产生冷缩变形,变形量要在控制阀箱内给与补偿。同时阀箱内来流和回流氦冷却管线布置紧凑,需要判断是否要采取措施来补偿冷缩变形。本文运用有限元分析软件ANSYS对BEPCII SSM控制阀箱内冷却管线的热应力进行模拟及分析,从而为该阀箱内冷却管线的设计及布局提供理论依据。     

EAST超导托卡马克热负荷波动对低温系统液氦槽的影响

EAST超导托卡马克的纵场和极向场磁体均采用NbTi超导材料,由3.8 K超临界氦冷却.在托卡马克实验运行时,极向场的放电脉冲和等离子体破裂产生的交流损耗带来的热负荷增加,经过超临界氦流带到低温系统控制阀箱内的液氦槽和过冷槽,造成槽内的液氦蒸发量增加.蒸发的氦回到制冷机中,从而影响制冷机的稳定运行.通过对实际超临界管道和液氦槽、过冷槽中换热过程建立换热模型,进行热工分析,分析液氦槽和过冷槽中的压力等参数的变化,指导低温系统的设计.     

北京正负电子对撞机重大改造低温传输管线支撑数值模拟

低温传输管线是北京正负电子对撞机重大升级改造(BEPCⅡ)中低温系统的关键设备之一.为了确保BEPCⅡ低温传输管线的设计质量,运用有限元软件包ANSYS对低温传输管线的支撑进行了热负荷的数值模拟,得到传输管线的漏热和支撑温度分布.设计了一种特殊的支撑结构来支撑多通道传输管线垂直段重量,并对该支撑进行了热和应力的数值模拟.最后确定了漏热、强度满足工程要求且结构设计简单的低温传输管线支撑方案,目前该支撑方案已经运用到实际传输管线的加工、制造中.     

ITER CC导体接头测试装置设计与研制

根据国际热核实验反应堆(ITER)校正场线圈(CC)导体接头低温电阻的测试要求,设计并研制了一套用于超导导体接头的低温测试装置。该装置主要包括10 kA超导变压器、低温测试杜瓦、磁体失超保护系统和数据采集系统等。超导变压器的初级线圈及次级线圈采用LHe浸泡的方式进行冷却。超导变压器初级线圈电流引线采用常规铜电流引线,为增加铜的传热面积,采用编织铜引线代替铜棒引线。初级线圈外接磁体电源,利用电磁感应原理,在次级回路感应出超导导体接头测试所需的电流。已经成功进行了一次CC导体接头的低温实验,接头电阻的测试结果分别为8.4纳欧姆和9.3纳欧姆。     

大型氦低温制冷系统研究进展

低温超导技术在基础科学研究中的广泛应用,极大地带动了低温工程的发展.大型强子对撞机(LHC)、国际热核聚变实验堆(ITER)、先进实验超导托卡马克(EAST)、北京正负电子对撞机重大改造项目(BEPC-Ⅱ)所配套的大型氦低温系统,分别作为国际与国内最大的低温装置,代表了当今低温技术的最高水平.介绍了这4个典型低温系统的流程、性能指标以及运行情况,以及其它具有代表性的氦低温系统及其应用.     

浙江蒙德克流体控制有限公司

<正>浙江蒙德克流体控制有限公司是专业生产各种流体控制阀的实体,拥有一支从事了几十年控制阀研究开发、制造及工程设计应用的专业队伍,公司现已成功取得了国家六项产品专利。企业主要生产:MDK系列自力式调节阀、气(电)动直行程调节(切断)阀、气(电)动角行程调节(切断)阀及特种阀门(含双向严密封紧急切断程控阀、深冷场合使用的低温和超低温真空绝热调节阀、膨胀机配套用精密减压阀、薄膜(活塞)执行机构和紧急低温切断阀。     

管内电缆导体稳定性研究方法新探

管内电缆导体（ＣＩＣＣ）,是目前大型低温超导磁体的首选导体。随着超导技术的发展,ＣＩＣＣ在大型超导核聚变实验装置及超导储能磁体中的应用具有不可比拟的优越性。为降低导体成本而提出了在ＣＩＣＣ中采用的超导股线配以纯铜股线的设计方案,开展含纯铜股线ＣＩＣＣ稳定性机理及实验的研究,并开发ＣＩＣＣ优化设计软件,对ＣＩＣＣ在高科技术中的应用意义重大。     

EAST超导托卡马克冷屏的结构设计及受热分析

EAST是一个拥有全超导磁体系统的托卡马克实验装置.为有效减少来自真空室和外真空杜瓦的辐射热以及支撑的传导热等各项热负荷,超导纵场磁体和极向场磁体被约80 K的真空室冷屏(内冷屏)和外真空杜瓦冷屏(外冷屏)所包容,从而保证磁体运行的稳定可靠.运用大型有限元分析程序ANSYS和FLUENT,对冷屏的受热状况进行了数值分析,为其结构设计和低温制冷方案的制定提供可靠的理论依据.     

大型氦低温系统中的杂质净化

EAST是一个全超导的托卡马克核聚变实验装置,磁体采用超临界氦迫流冷却.磁体在降温过程中对氦气的纯度有很高的要求,净化系统是整个低温系统的重要环节之一,以防各种杂质气体在低温下凝结固化威胁低温系统的稳定可靠运行.理论分析了氦气纯化的基本原理及固定床吸附器的吸附机理,对低温纯化器的运行进行了阐述,并介绍了杂质成分检测系统,以对净化效果进行评估,实验得知氦气净化系统能满足低温系统氦气高纯度的要求.     

磁体用Nb3Sn超导体研究进展

Nb3Sn是典型的低温超导材料,主要应用于高能物理(HEP)和热核聚变(ITER)以及高场核磁共振(NMR)等磁体领域.Nb3Sn材料在2K时的上临界场Hc2达到30T,为其在高场磁体的应用提供了契机.综述了Nb3Sn的发展现状与研究成果,以及近年来其制备工艺的改进和存在的问题.     

螺杆式压缩机内置活塞式进气控制阀分析

对内置活塞式进气控制阀在螺杆式压缩机上的应用原理及其作用进行阐述,进气控制阀的压损、吸气侧的筒直径及其弹簧力大小是影响阀打开力大小的3个主要因素。阀打开力与阀的压损、阀体吸气侧筒的直径平方几乎呈正比关系,弹簧力是阻碍阀打开的因素,弹簧力减小的数值就是阀打开力增大的数值。在进气控制阀的设计上,对螺杆式压缩机的性能和进气控制阀可靠性必须综合考虑,进气控制阀设计参数选择要合适,在确保阀打开可靠的前提下,阀的压损一般控制在25-30 kPa范围内。     

基于超导磁储能(SMES)应用的低温热管冷凝段建模与分析

针对超导磁储能系统(SMES)磁体直接冷却G-M制冷机冷头与磁体之传导路径较长造成超导磁体轴向温差的问题,提出了采用低温热管进行均温的方案,以对流换热系数为目标函数建立了相应的热管冷凝数学模型,较之于传统的模型所建模型考虑了二相流界面间的摩擦切应力,所建模型适用于SMES冷却系统降温和失超阶段传递热流量较大工况的传热分析.     

BEPC-Ⅱ低温系统的氦气净化技术

氦气净化技术是国家大科学工程北京正负电子对撞机重大改造(BEPC-Ⅱ)中低温系统的关键技术之一.在充分调研国内外大型低温系统氦气净化技术的基础上,结合自身情况,创造性提出氦气储罐内部处理及真空置换方案,一次性充入氦气,将储罐内氦气不纯度控制在40 vpm之内,同时辅之以80 K外置低温吸附器对氦气储罐内以及冷箱和超导设备端的氦气进行净化.高效而又经济的解决了BEPC-Ⅱ低温系统中的氦气纯度问题,成功地进行了制冷机的验收测试和超导设备的调试及运行.     

多芯复合超导线拉拔的有限元模拟

利用商业有限元软件DEFORM-3D对多芯复合超导线材的拉拔过程进行有限元模拟,研究变形过程中复合超导线各亚组元的变形情况,以及拉拔速度对超导线成形的影响.分析超导线拉拔过程中等效应力、等效应变的分布规律;并且结合韧性断裂准则来预测不同位置开裂产生的可能性.总结出拉拔速度对拉拔过程的影响规律,确定了拉拔过程中的危险区域.     

低温传输管线的设计与研究

以北京正负离子对撞机二期改造项目(BEPCⅡ)第一对撞厅液氮传输管线与液氮、液氦多通道传输管线为例,介绍低温传输管线的结构设计,有限元分析与实验结果表明,它是合理、可靠的,为国内今后大型低温系统的设计和实施提供了成功的范例。     

温度及变形速率对单级热变形Nd-Fe-B磁体磁性能的影响

对经冷压处理的Nd-Fe-B磁粉直接进行热变形从而制得各向异性致密磁体,并研究了变形温度及变形速率对磁体密度、各向异性、磁性能及微观结构的影响.结果表明,当变形温度过低或变形速率过高时,单级热变形后磁体不易致密,且硬磁相晶粒的c轴取向度较低,因此磁体磁性能较低;而当变形温度过高或变形速率过低时,尽管磁体较为致密,磁体取向度也较高,但易出现晶粒异常长大,从而降低磁体磁性能.以适中的变形温度和变形速率热变形后,磁体具有最佳的磁性能.当变形温度为700℃及变形速率为0.1mm/s时,单级热变形磁体最大磁能积(BH)m达232kJ/m3.     

900W@4.5K低温超导测试系统分配阀箱结构设计与分析

为保证结构可靠性,采用有限元分析软件ANSYS模拟分配阀箱内部真空下的变形及应力分布,并对阀箱内部冷屏结构的应力场及温度场进行分析。结果表明:采用一种由槽钢和加强块结合的加强筋形式可以有效的防止阀箱结构失效。而采用铝制冷屏加液氮冷却盘管的形式,在外界热负荷的作用下,其表面最大温度低于80 K,其变形程度随吊杆所处圆周直径的增大而减小。     

球型补偿器在空分设备管道设计中的应用前景

分析了目前空分设备冷箱内管道自补偿存在的不足,介绍了球型补偿器及其突出的优点,阐述了开发利用低温球型补偿器的前景。图4参3。     

超导托卡马克HT-7U磁体线圈模拟长样真空压力浸渍及低温力学性能

主要通过与低温超导托卡马克HT-7U中磁体线圈同截面的长样的真空压力浸渍(VPI)实验,探索线圈进行一次成形VPI工艺的可行性,掌握压力对浸渍的影响,为真实线圈的VPI工艺提供经验,并对固化后的绝缘层取样进行低温力学性能测试。     

HT-7U纵场磁体的真空压力浸渍

主要通过模拟匝间流动试验、短样试验和长样试验等 ,探求低温超导托卡马克HT 7U中纵场磁体线圈的绝缘层真空压力浸渍的工艺参数 ,确定工艺流程 ,并以模型线圈试验的电性能和液氦温度下的力学性能来验证工艺参数及工艺流程的可靠性。