大型低温制冷设备-中国科学院院刊
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加速器驱动次临界系统注入器Ⅱ低温恒温器控制系统姜子运;牛小飞;张鹏;万玉琴;白峰;郭晓虹;张军辉;何源【摘要】根据加速器驱动次临界系统(ADS)注入器Ⅱ对低温设备的要求设计了一套 EPICS 架构的控制系统,实现了低温恒温器系统的远程监控功能。
该系统的主要控制设备为 PLC 和串口服务器,相应的控制程序在 LabVIEW 中开发完成,并使用 DSC 模块将被控设备的状态和参数等信息以过程变量的形式发布到控制网络中,实现了 EPICS 接入。
使用 PID 算法将低温恒温器的氦槽压力控制在目标值的±100 Pa内变化,保证了超导腔的正常工作要求。
设计的控制系统运行稳定,在5 MeV 的束流实验中发挥了作用。
%The cryomodule is an important subsystem of the injector Ⅱ for accelerator driven sub-critical system (ADS),whose performance will determine the quality of the superconducting section.A remote control system based on EPICS was introduced to serve the cryomodule and validate its performance.PLC and serial port servers were chosen to implement the control functions.The supervisory control procedure was programmed with LabVIEW,and the communication with EPICS was implemented by using DSC module.The pressure fluctuation can be controlled within ±100 Pa through the PID algorithm.The control system can fulfill the design requirement,and contrib-ute to the 5 MeV beam commission.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2016(050)007【总页数】6页(P1314-1319)【关键词】加速器驱动次临界系统;低温恒温器;控制系统;EPICS;LabVIEW【作者】姜子运;牛小飞;张鹏;万玉琴;白峰;郭晓虹;张军辉;何源【作者单位】中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000; 中国科学院大学,北京 100049;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000; 中国科学院大学,北京 100049;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000【正文语种】中文【中图分类】TP311加速器驱动次临界系统(ADS)是国际上公认的核废料处理的有效手段,世界上各核能科技发达国家均制定了ADS中长期发展路线图[1],我国也于2011年正式实施了未来先进核裂变能的战略性先导科技专项,其中强流质子直线加速器项目的注入器Ⅱ部分由中国科学院近代物理研究所承担。
液-气引射制冷系统实验研究张智轶;汤剑波;李路遥;王俊杰;陈华;周远【摘要】流体力学伯努力方程表明,采用较高密度的工作流体可以在相同的速度变换下,获得较大的压力变化.根据这一原理,针对液-气引射制冷系统中的引射器,通过采用高密度的盐溶液和室温液态金属替代传统工作流体水来探究高密度工作流体工作过程中系统的运行特性.并通过结构优化,将喷嘴从简单喷嘴替换成内环型喷嘴,增大喉嘴距等改进措施,提高系统制冷性能.实验研究发现,驱动流体密度对系统制冷性能具有重要影响;内环型喷嘴较简单喷嘴具有明显优势;喉嘴距从5 mm增加到13 mm过程中,系统制冷性能并不是单调提高的,而在10 mm出现最优值;实验得到了几种工作流体的制冷特性,为液-气引射制冷系统的改进提供了参考.%Bernoulli Equation shows a principle that there is a greater change of pressure when a high density working fluid is used than a low density fluid under the same change of flow velocity. According to the principle,the study tries to explore the working performance of the ejector refrigeration system,when the working fluid of water is replaced by room temperature liquid metal and high density solution. And the study also tries to improve the performance with the method of changing the structure of the nozzle from a simple one to an inside annular structure,and increasing the distance between the nozzle and the entrance of mixing chamber. Through experiment study it is discovered that there is an important influ-ence on the system performance when high density working fluid is used;there is an obvious improvement of the perfor-mance when the structure of the nozzle is changed from a simple one to an inside annular structure;there isa peak point when distance between the nozzle and the entrance of mixing chamber is changed from 5 mm to 13 mm,and the peak point occurs at 10 mm. The study provide an original working performance of different fluids and the experimental phe-nomena and the results provide a reference on the improvement of ejector refrigeration system,especially on the flow char-acteristics of liquid metal.【期刊名称】《真空与低温》【年(卷),期】2016(022)003【总页数】6页(P181-186)【关键词】液气引射器;内环型喷嘴;液态金属;引射制冷【作者】张智轶;汤剑波;李路遥;王俊杰;陈华;周远【作者单位】中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室,北京 100190;天津商业大学天津市制冷技术重点实验室,天津 300134;中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室,北京 100190;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室,北京 100190;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室,北京 100190;天津商业大学天津市制冷技术重点实验室,天津 300134;中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室,北京 100190【正文语种】中文【中图分类】TB657随着制冷行业和引射技术的发展,引射器在制冷领域中的应用也愈发广泛[1]。
提高低温空分制氧系统氧气提取率的有效策略发布时间:2023-05-22T03:40:37.953Z 来源:《科技潮》2023年7期作者:董先斌[导读] 原料空气首先要通过空气过滤器,在这一过程中,会将原料空气中蕴含的大量除灰尘与机械杂质祛除,随后,原料进入到空气透平空压机当中。
液化空气永利(天津)有限公司天津市 300460摘要:低温控分制氧系统是一种常见的制氧方式,在冶金、采矿、污水处理等领域都有广泛的应用。
笔者将尝试分析提升低温空分制氧系统氧气提取率的方式方法,希望对有关部门有一定的参考价值。
关键词:低温空分制氧系统;处理策略;氧气提取率引言:低温空分制氧系统是一种较为常见的氧气提取法,该方法由德国著名科学家卡尔.林德(Carl von Linde)发明,已经有百年的发展历史。
随着时代的不断发展、进步,我国有关产业对制氧的系统质量的要求也越来越高。
在这样的历史背景下,传统的低温空分制氧系统的氧气提取量已经无法满足有关企业的实际需求。
在这样的历史背景下,对提高氧气提取率的研究,具有极为重要的现实意义。
一、低温空分制氧系统制氧工艺原料空气首先要通过空气过滤器,在这一过程中,会将原料空气中蕴含的大量除灰尘与机械杂质祛除,随后,原料进入到空气透平空压机当中。
经过一些系列处理,被压缩至0.45MPa,在此过程当中,空气通常会释放出大量的热量。
此后,这部分高温空气涌入冷却塔,和常温水交换热量,在减少温度后,原料空气则不断向上上升,待到升到空冷塔上部后,在与冷冻水进行换热,常温水与氮气、污氮换热。
在此时,水温会快速下降,直至10℃上下,而空气则被冷却到20℃上下。
在降温的环节中,饱和水蒸气从空气中析出,Co2、H2O与烃类被分子筛吸附。
在被排出纯化器后,原料空气被分为三路:第一路经调节阀分流,流入主换热器中,随后被污氮和氮气降温,沿设备流入塔下塔分馏;第二路首先经由增压机,这部分空气再被压缩到1.2Mpa后,再被冷却,随后涌入主换热器中,在和液氮换热后,流入分馏塔下塔进行精馏,根据相关调查数据,这些高压液空节流制冷产生冷量共占系统总制冷量的百分之二十;而第三路原料空气,则经由增压透平膨胀机进行增压,直到0.6Mpa上下,再进行冷却,随后,再流入主换热器中,与污氮换热,直到冷却到-100℃左右。
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真空低温环境导热填料界面接触热阻实验研究牟健;洪国同【摘要】真空低温环境下,接触热阻对热传递有十分重要的影响.根据接触热阻产生机理和实验测试原理,建了一套真空低温环境下固体界面接触热阻测试的实验装置.实验对比研究了不同温度和不同预紧力条件下,固体界面裸接与在界面之间添加真空硅脂、铟膜、石墨烯、石墨片导热填料时的接触热阻.实验结果表明,接触界面的接触热阻都随温度升高和预紧力增大而减小.在接触界面添加真空硅脂或铟膜后接触热阻随预紧力变化非常,裸接或添加石墨烯的接触热阻随预紧力变化较大,但是当预紧力大于2.5N·m时其接触热阻基本不变.温度越低时添加导热填料减小接触热阻的效果越明显.总之在两界面之间添加铟膜时效果最佳,此时接触热阻随预紧力和温度的变化都较小,此种情况下接触热阻最小可以达到3.5×10-6K·m2/W.%The thermal contact resistance has a big effect on the heat transfer at low temperature in vacuum.Accord-ing to the mechanism of production and principle of experimental test of thermal contact resistance,the test system is built which could test the thermal contact resistance at low temperature in vacuum. Study the thermal contact resistance be-tween two contact surfaces with different fillers such as indium foils,vacuum grease,graphene and graphite flake at differ-ent temperature and pretightening force.The result indicates that thermal contact resistance decrease with the increase of temperature and pretightening force.The thermal contact resistance almost not change with the bolt pretension when add-ing indium foils or vacuum grease,however the thermal contact resistance changes greatly with the bolt pretension when adding graphene or nothing.But thethermal contact resistance almost not change when the bolt pretension is bigger th an 2.5 N·m.Adding thermal conductance fillers could decrease the thermal contact resistance effectively,especially at low temperature.The indium foils show the best performance to decrease the thermal contact resistance and minimum thermal contact resistan ce is 3.5×10-6K·m2/W.【期刊名称】《真空与低温》【年(卷),期】2018(024)001【总页数】7页(P19-25)【关键词】接触热阻;真空低温;预紧力;导热填料【作者】牟健;洪国同【作者单位】中国科学院理化技术研究所,北京100190;中国科学院理化技术研究所,北京100190【正文语种】中文【中图分类】TB660 引言随着科学技术的发展,界面接触热阻的控制日益重要,尤其是真空低温环境下的界面接触热阻对系统的影响更为严重。
信息检索作业范本-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1文献检索综合检索报告07 级 * * 专业 * * 班学号 ***********姓名 * * *题目:节能制冷技术及制冷设备的研究成果与发展趋势检索词:制冷(Refrigeration) 节能(Energy conservation) 技术(Technology) 设备(Equipment)发展趋势(Developing trend)检索过程:以中文检索期刊维普中文科技期刊为例,第一步现在搜索栏内输入关键词制冷,搜到了与制冷相关的文章10200篇文章,但与题目的相关性有的文章很差。
因此采用逻辑联合的方式进行搜索,再搜索栏内输入关键词制冷and技术,然后进行检索,得到了295篇文章,进一步利用检索词之间的关系进行逻辑结合,输入关键词制冷and设备,然后进行搜索,搜到652篇文章!接着变换搜索方式在搜索栏内输入文摘节能and制冷and设备,然后进行搜索得到了201篇文章。
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然后变换搜索数据库,进入CNKI网络数据库,进行不同的逻辑组合进行搜索,在搜索栏内输入关键词节能and制冷and技术,然后点搜索搜索到了316篇相关文章,为了扩大搜索范围和结果,输入关键词节能and制冷and技术and发展and趋势,搜索到了1文章,由于检索到的文章少,进一步进行检索,输入检索词节能and制冷and设备and发展,搜索到了8篇文章。
进入外文搜索网站EBSCOhost Web,然后进行逻辑搜索,这些行为同样是在时间2000到2008的范围内进行搜索的,输入检索词Refrigeration and Technology,搜多到了36篇文章。
感觉搜索的结果还是不很理想,于是在中国科技在线和百度网站上进行搜索,已得到更好的结果.现将具体检索结果介绍如下。
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大型低温制冷系统是指制冷温度 2 K —20 K 范围,制冷量几百乃至万瓦以上,集流程优化与控制技术、气体轴承氦透平膨胀机技术、氦压缩机及高效滤油技术、磁悬浮轴承和高速电机的冷压缩机技术、低温负压换热技术、复杂低温系统的集成调控技术等一批先进制造技术为一体的低温制冷系统,广泛应用于航空航天、大科学工程、核磁共振、气体提纯和分离、激光点火、超导电力等领域,关系到前沿科学、国家安全及高技术产业的发展,是国家战略高技术领域不可替代的核心平台技术。
随着我国经济社会的高速发展,各行业对大型、高效、稳定的关键大型低温制冷设备需求不断增加,我国已经开始步入大型低温制冷设备使用大国的行列。
然而,由于我国在大型低温制冷设备、集成技术等方面长期缺乏具有自主知识产权的产品和成熟的技术,西方发达国家对高端大型低温系统对我国采取限制或禁运措施,导致我国需要大型低温制冷技术支撑的相关领域,特别是在战略高技术、国家安全等方面受到极大限制,“瓶颈”效应十分明显。
为突破国外对我国大型氢氦低温制冷技术的封锁,解决大型氢氦低温制冷技术的瓶颈,形成具有我国自主知识产权的大型低温制冷核心关键技术,在财政部和中国科学院的支持下,中国科学院理化技术研究所自 2010 年开始对“大型氢氦低温制冷技术与系统应用”涉及的众多前沿基础科学问题、关键设备和关键技术进行了系统和深入的研究,解决了高稳定性氦透平技
术、高精滤油关键技术、多股流低泄漏率换热器技术、大型低温设备集成技术、整机动态仿真与智能联锁防护技术等一批重要的关键技术;并组织国内低温工业制造力量,于 2012 年 12 月成功研制出了国内首台制冷量为 2 kW@20 K 的高效氦透平制冷机,经过连续运行 21 天,综合性能达到国际先进水平。
2 kW 制冷机一经研制成功,得到国内众多用户的广泛关注,中国科学院理化技术研究所先后与中国航天科技集团公司北京宇航系统工程研究所、中国科学院兰州近代物理研究所、中国科学院高能物理研究所等国内大科学装置、航天系统牵头单位签署了大型低温制冷设备应用战略合作协议,为未来开展长期深入的战略合作奠定了基础。
2014 年 4 月22日,中国科学院理化技术研究所自主研制的 2 kW@20 K 低温氦制冷机在某航天型号产品性能测试
大型低温制冷设备
中国科学院理化技术研究所
面向国家重大需求
2 kW@20 K 氦制冷机
执笔人:谢秀娟
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增刊 1
平台实现成功应用,完成了某型号产品模拟真实工况下的性能测试。
在长达 30 多个小时的试验运行中,制冷机运行可靠、性能稳定,圆满完成了正式产品预定性能试验,为后续型号应用奠定了基础,标志着我国航天产品研发领域产品性能测试平台和测试能力上升到一个新的台阶。
在“大型低温制冷设备研制(一期)”项目验收会
上,与会专家一致认为,该项成果打破了发达国家对液氢温区大型低温制冷技术的垄断,锤炼出了一支集“研究开发、集成制造、工程应用”于一体的大型低温技术与工程团队,打造了初具规模的设备研发和生产基地,为进一步自主发展我国更低温区大型低温制冷技术、实现系统国产化奠定了基础。
为进一步满足我国在能源和环境安全(核废料处理、热核聚变等)、资源和国防安全(战略氦资源、聚能武器超导电磁炮等)、大科学装置(强流重离子加速装置、中国散裂中子源等)等领域对更低温区(液氦/超流氦)大型低温设备的迫切需求,在液氢温区大型低温制冷设备研制成功的基础上,中国科学院理化技术研究所自 2015 年 12月开始启动 4.5 K —2 K 液氦/超流氦温区大型低温制冷设备的研制工作,力争实现我国自主知识产权大型低温制冷设备向更低温区的突破。
经过全体科研人员一年多的拼搏奋斗,攻克了液氦温区的高速氦透平
膨胀机技术、紧凑型低漏率换热器技术、低温调节阀门设计和制造技术、制冷机系统集成调控技术,以及高效氦螺杆压缩机技术。
2017 年 10月18日,250 W@4.5 K 液氦温区低温制冷机顺利研制成功,与会验收专家们一致认为此次研制成功的国内首套 250 W@4.5 K 氦制冷机实现了全国产化,性能指标达到国际先进水平。
全国产化 250 W@4.5 K 低温制冷机的成功研制,标志着我国液氦温区大型制冷机从设计、制造到稳定运行的技术与能力得到全面提升,同时带动一批高端氦螺杆压缩机、低
温换热器和低温阀等装备制造企业的技术提升。
与此同时,大型低温制冷装备产业化工作也在如火如荼地开展,在国家及社会力量的支持下,依托于该重大科研装备研制项目核心技术,理化技术研究所联合社会资本、科研团队于 2016 年 8 月共同创立了科技成果产业化企业——北京中科富海低温科技有限公司,注册资本 1.3 亿元。
这标志着中国科学院理化技术研究所在实现大型低温制冷装备的科研成果走向社会应用的道路上迈
出坚实的一步,为真正打破国际垄断和在国际低温领域
2 kW@20 K 氦制冷机装置
10 kW@20 K 氦制冷机
10 kW@20 K 氦制冷机研发团队及验收专家合影
院刊
47
赢得一席之地打下坚实的基础。
2016 年 11月21日,中国科学院理化技术研究所大型低温制冷装备产业化工作取得新进展。
依托理化技术研究所大型低温制冷装备技术成立的北京中科富海
低温科技有限公司与韩国 Vitzrotech 公司在南京签订了 200 W@4.5 K 大型氦制冷机出口商业采购合同。
这是
继 2017 年 1 月10 日理化技术研究所与韩国国家核聚变研究所(NFRI )签订“中国-韩国大型低温制冷系统”战略
合作框架协议以来,双方积极落实合作协议内容取得的重要合作成果。
通过此次与韩国的合作,我国的大型低温制冷设备逐步打破国外低温公司长期垄断国际低温市
场的局面,具有重要意义。
250 W@4.5 K 氦制冷机研发团队及验收专家合影
250 W@4.5 K
氦制冷机
专家点评
大型低温制冷机是国家战略高技术,在工业、国防、大科学装置及民用方面有极其广泛的应用。
中国科学院理化技术研究所自主研发的各类型大型低温制冷机突破了关键技术,实现了国产化零的突破,具有极为重要的意义,也是了不起的成就。
我相信在国家的持续支持下,在团队的努力下,他们一定能赶超国际先进水平,研制出世界最好水平的大型制冷机,实现规模化和产业化。
我们的大科学装置也一定会用上国产的制冷机。
——王贻芳,中国科学院院士,中国科学院高能物理研究所所长、研究员。