HeⅡ系统负压换热器实验及优化理论研究

发布时间：2023-05-18 00:59

　　随着低温工程技术的发展,超流氦系统越来越多的应用于科研及工程中,在高能粒子物理、核科学技术等领域发挥着重要作用。负压换热器是超流氦系统中用于负压氦蒸汽与液氦之间传递冷量的设备,作为超流氦系统的关键设备,其传热及流动压降性能的表现对超流氦系统的整体性能有着重要影响。负压换热器具有工作介质传热温差小、工作温度低、且处于负压工况中的特点,但制冷系统对其换热性能和流动压降有较高的要求。这一矛盾的存在,使得开展负压换热器的精确设计和优化研究具有十分重要的意义。本文针对负压换热器的性能测试及优化理论展开研究,工作内容主要包括:设计并搭建超流氦负压换热器实验平台。从超流氦系统原理出发,对负压换热器实验平台进行流程设计。针对超流氦系统的特殊要求,对实验平台绝热方案,结构及测控系统进行设计,使其满足低漏热及高测量精度的要求。针对实验平台调试中出现的热声振荡及气阻现象进行了结构及实验流程的优化。结果表明实验平台可以实现极限流量小于1.5g/s,极限压力小于3000 Pa的工况下的换热器性能实验,且实验工况下温度测量精度小于2%,氦池漏热小于1W。针对新型翅片绕管式负压换热器及板翅式负压换热器展开实验研究。...

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 超流氦系统的发展
        1.1.1 超流氦低温系统应用
        1.1.2 超流氦系统的循环方式
    1.2 负压换热器的发展
        1.2.1 国内外低温换热器研究
        1.2.2 负压换热器研究现状
    1.3 换热器设计及优化方法
    1.4 研究难点及本文研究内容
        1.4.1 研究难点
        1.4.2 本文研究内容
第2章 超流氦负压换热器实验平台
    2.1 原理及流程方案
    2.2 绝热结构
    2.3 结构设计
    2.4 测控系统
    2.5 调试
        2.5.1 调试准备及实验流程
        2.5.2 平台改进
        2.5.3 调试结果
    2.6 小结
第3章 翅片绕管式换热器实验研究
    3.1 实验样品
    3.2 测试平台
        3.2.1 低温实验平台
        3.2.2 室温实验平台
    3.3 计算模型
        3.3.1 特征长度的选取
        3.3.2 换热器计算模型
    3.4 结果及分析
        3.4.1 仪表误差分析
        3.4.2 换热性能
        3.4.3 压降性能
    3.5 小结
第4章 板翅式负压换热器实验研究
    4.1 实验样品及装置
        4.1.1 板翅式换热器样品
        4.1.2 换热器实验装置
        4.1.3 测量仪表
    4.2 模型及方法
        4.2.1 计算模型
        4.2.2 不确定度分析
    4.3 结果及讨论
    4.4 小结
第5章 换热器计算模型
    5.1 分布参数微元法计算模型
    5.2 计算结果及分析
    5.3 实验结果
    5.4 小结
第6章 负压换热器优化策略
    6.1 热工水力学模型
    6.2 优化变量及方法
        6.2.1 换热器优化适值函数
        6.2.2 优化方法
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 单目标优化结果
        6.3.2 多目标优化结果
    6.4 小结
第7章 负压板翅式换热器优化
    7.1 计算模型
    7.2 优化方法及物性选取
    7.3 优化结果
    7.4 小结
第8章 总结与展望
    8.1 总结
    8.2 创新点
    8.3 展望
参考文献
附录
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他成果



本文编号：3818357