收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超导线及其多孔涂层在超流液氦内的传热性能

厉彦忠  
【摘要】: 超导体的应用主要依赖于它的低温稳定性,依赖于发生在超导体与周围冷却介质之间的传热性能。低温超导体可以用气氦、液氦或超流氦进行冷却,而过冷(加压)超流氦则是最优的选择。加压超流氦具有杰出的传热特性,发生在加压超流氦中的传热具有最大的峰值热负荷和恢复热负荷。然而通常的电绝缘层确严重地阻碍了固液间的换热使加压超流氦优良的传热能力不能发挥。因此,改善超导体电绝缘层的传热特性的研究具有重大的科学意义和实用价值。 本文提出用多孔材料替代漆包绝缘层,以强化固体与超流氦之间的换热。这一方法的独特之处在于:用简单的对试件涂多孔层的手段,在饱和超流氦的冷却系统中实现加压超流氦的换热。理论研究结果表明:多孔介质涂层强化传热是利用了超流氦的热-力效应原理在多孔介质内部建立起压力增量,使液氦过冷,从而获得了HeIIp的传热性能。 本文强调指出:在一定的氦浴温度下压力是影响超流氦传热性能的主要因素。多孔层强化传热的效果主要取决于传热表面附近液氦的压力增量的大小,而压力的增量又取决于多孔介质的微孔直径d和孔隙率ε。文中通过理论分析得出:热负荷的增加与压力增量基本呈对数关系q∝ln ?P。而在一定的氦浴温度下,多孔介质内部所能建立起的最大压力增量ΔPmax与多孔介质的微孔直径d和孔隙率ε有下列关系?P m ax∝d?1ε?0.5。实验中首次实现了低温下试件多孔层内部压力的测量。实验所测得的热负荷与压力增量的关系证明了理论推导的正确性。 在此思想基础上,作者把饱和超流氦的传热也引入了压力参量,计入水力压头的影响,首次建立起了统一计算加压超流氦和饱和超流氦临界热负荷的数学模型,并进行了数值求解。理论计算与实验结果吻合。 为了确定多孔层对传热的影响效果,本文分别进行了常导体(RhFe,Cu)加多孔层和超导体(NbTi/Cu)加多孔层的传热实验研究。所有带多孔涂层的试件在HeIIs中的传热都表现出与裸线在HeIIp中相同的传热规律。其特征是随着氦浴温度Tb的降低,试件的临界热负荷qp和恢复热负荷qr呈单调增加趋势。这说明多孔介质内部的液氦在传热过程中具有加压(过冷)特性。实验结果表明:带多孔层的试件在1.65K的HeIIs中临界热负荷qp和恢复热负荷qr相对裸线分别提高3倍和3.8倍,相对漆包线则可提高5倍和4倍(常导体)。在HeIIs中带多孔涂层的超导线相对裸线其恢复电流Ir提高近40%,相对漆包线失超电流It和恢复电流Ir分别提高20%和40%。由于超导体通常工作在恢复点以下范围,因此恢复电流的增加对超导体的应用更具实用价值。 通过实验研究首次发现:对于直接加热的传热试件,外线路电阻的不同对恢复热负荷是有影响的。这是由于在传热由膜态沸腾恢复到液氦导热的阶跃过程中试件的表面热负荷不恒定所导致的。本文经过理论分析和数学推导,找出了影响恢复热负荷变化的原因和规律,并提出了改进措施。纠正了前人对直接加热试件的恢复热负荷的测量错误。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 罗经纬;液氦[J];低温与超导;1980年01期
2 罗经纬;液氦(续)[J];低温与超导;1980年02期
3 胥景芝,乐子玲,朱魁章;组合式液氦恒温器的研制[J];低温与超导;1991年04期
4 郑建耀,邵敦荣,邵皓平;10升玻璃钢液氦杜瓦的研制[J];低温与超导;1988年01期
5 吴远宽;液氦输送技术[J];低温工程;1995年05期
6 李家全;液氦杜瓦中法兰辐射热流的分析[J];低温与超导;1982年04期
7 郗小星,冉启泽,刘家瑞,管惟炎;用于液氦温区离子注入的低温装置[J];低温物理学报;1986年04期
8 李娟;石玉美;汪荣顺;李祥东;;液氦净化系统的过滤及反吹特性研究[J];低温与超导;2007年06期
9 杨金文;施尚春;李巧燕;孙悦;;高温高密度液氦冲击压缩特性理论研究[J];爆炸与冲击;2007年06期
10 丁先庚;何超峰;张俊峰;武义锋;仰叶;;超导重力仪用液氦恒温器研制[J];低温与超导;2013年08期
11 ;超精细无液氦低温光学恒温器[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2014年08期
12 侯海涛;寒冷的作用[J];世界科学;2004年07期
13 谌东华;JOANITA Jakana;赵华;;300千伏液氦冷冻电镜的单颗粒低温电子显微数据的研究(英文)[J];电子显微学报;2007年05期
14 何家声;用于低温液体管路上的滞热式插入接头[J];低温与超导;1982年04期
15 胥景芝;日本的非金属液氦杜瓦[J];低温与超导;1984年02期
16 许春锁;国外致冷机发展概况[J];低温与超导;1973年01期
17 曹烈兆;多孔介质中的液氦在超流转变点附近的行为[J];低温物理;1984年01期
18 孟川民,焦荣珍,施尚春,董石,孙悦,杨向东,经福谦;液氦冲击压缩特性的理论计算[J];高压物理学报;2002年01期
19 董磊;林文胜;鲁雪生;;过热液氦均匀核化速率的确定[J];低温与超导;2006年02期
20 ;《低温与超导》1980年总目录[J];低温与超导;1980年04期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 叶海峰;丁怀况;章学华;欧阳峥嵘;冯汉升;;100立方空模设备中液氦抽气板的设计与实验分析[A];第九届全国低温工程大会论文集[C];2009年
2 李洪强;;零蒸发自供液氦的超导磁体杜瓦[A];第九届全国低温工程大会论文集[C];2009年
3 陈长琦;汪明明;胡纯栋;谢远来;刘智民;张建国;;液氦温区下椰壳炭对氢、氦的吸附性能测定[A];中国真空学会2008年学术年会论文摘要集[C];2008年
4 印世传;;浅谈东芝1.5T核磁共振冷却系统维护[A];2011年浙江省医学会医学工程学分会第九届学术年会论文汇编[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 陈煜;He II传输参数特性与HeII获取研究[D];上海交通大学;2007年
2 李娟;基于多孔材料成饼过滤技术的液氦净化研究[D];上海交通大学;2013年
3 厉彦忠;超导线及其多孔涂层在超流液氦内的传热性能[D];西安交通大学;1995年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 汪明明;液氦温区低温吸附抽气性能研究[D];合肥工业大学;2010年
2 孙铭;NBI漂移管道系统性能实验及低温场模拟研究[D];合肥工业大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 苏少奎 中科院物理所高级工程师;“冷冻”人能否成真?[N];光明日报;2012年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978