冷壓縮機具有工作溫度低、尺寸小、功耗低、便于操控等特點,是大型過冷氦低溫系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。對低溫過冷測試平臺的冷壓縮機進行測試,方法為采用兩臺串聯(lián)的冷壓縮機在低溫低壓下直接抽吸飽和液氦容器,液氦容器內(nèi)裝有電加熱器用以模擬超導(dǎo)磁體的熱負荷,并調(diào)節(jié)氦氣蒸發(fā)速率。測試表明,冷壓縮機的穩(wěn)定工作參數(shù)接近設(shè)計值,運行過程中冷壓縮機始終保持安全運行,未出現(xiàn)喘振情況,液氦容器溫度和壓力分別達到3 K、22 kPa,滿足設(shè)計要求。 

【文章來源】：低溫與超導(dǎo). 2020,48(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

圖1 分配系統(tǒng)流程圖

圖1 分配系統(tǒng)流程圖實驗方案將最大功率為1 000 W的電加熱器浸沒在2 000 L的液氦容器中,模擬超導(dǎo)磁體的熱負荷,測試過程不接入超導(dǎo)磁體。經(jīng)24 h預(yù)冷達到測試條件后,啟動兩臺冷壓縮機,直至達額定轉(zhuǎn)速43 000 r/min,期間不斷手動調(diào)整電加熱器功率,以確保氦氣蒸發(fā)量滿足冷壓縮機的穩(wěn)定運行。

冷壓縮機運行過程中,電加熱器的輸入功率、液氦容器的溫度和壓力隨時間的變化曲線如圖3所示。實驗開始時液氦槽的溫度和壓力分別為4.2 K、105 kPa,因冷壓縮機轉(zhuǎn)速較低,僅11 000 r/min,液氦罐的溫度、壓力并無明顯下降。而后進一步提升轉(zhuǎn)速至20 000 r/min時,增大電加熱器功率至480 W,因氦氣流量增加過快導(dǎo)致冷壓縮機工作效率降低,液氦罐的溫度和壓力出現(xiàn)短暫波動后逐漸下降。系統(tǒng)在35 min后達到穩(wěn)定,此時液氦罐的溫度和壓力達到預(yù)期,分別為3 K、22 kPa,罐內(nèi)電加熱器的功率為805 W,表明等效冷量為805 W,大于預(yù)期冷量700 W,過冷系統(tǒng)滿足設(shè)計要求。冷壓縮機作為過冷氦分配系統(tǒng)中的核心設(shè)備,運行中應(yīng)始終保持在合適的操作范圍,以避免出現(xiàn)喘振或阻塞現(xiàn)象造成設(shè)備損壞,故冷壓縮機逐漸增加轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速的過程中,其性能曲線非常重要。圖4(a)、(b)分別為第一級和第二級的性能曲線,縱坐標壓比為冷壓縮機的出口壓力和進口壓力之比,橫坐標為換算質(zhì)量流量Mr,計算如式(1)所示:

【參考文獻】：
期刊論文
[1]離心式冷壓縮機設(shè)計及液氮低溫實驗[J]. 耿茂飛,宋云濤,成安義,馮漢升.  低溫與超導(dǎo). 2017(11)
[2]超流氦低溫系統(tǒng)發(fā)展及渦輪冷壓縮機的應(yīng)用[J]. 成安義,張啟勇,夏根海,宋慶勇.  低溫工程. 2011(04)

博士論文
[1]HT-7U超導(dǎo)托卡馬克氦制冷系統(tǒng)熱力學(xué)分析及設(shè)計研究[D]. 白紅宇.中國科學(xué)院研究生院（等離子體物理研究所） 2002



本文編號：3278629