脈管制冷機冷卻小型超導磁體系統(tǒng)的方法研究.pdf

1、本文對磁體系統(tǒng)采用再冷凝方式冷卻超導磁體，降溫時利用脈管制冷機在4.2K具有0.6W的制冷量液化氦氣，穩(wěn)定運行時蒸發(fā)的氦氣通過杜瓦法蘭上的翅片換熱液化，以達到系統(tǒng)液氦的零揮發(fā)。為了加快系統(tǒng)冷卻速率，對直接冷卻、熱開關預冷和液氮預冷三種降溫方式進行了系統(tǒng)研究，對這些方式進行理論計算和比較，給出了最優(yōu)方案。具體研究工作如下： 1)對脈管制冷機冷卻超導磁體系統(tǒng)進行了介紹。本系統(tǒng)采用液氦浸泡冷卻超導磁體，并利用制冷機冷量再冷凝蒸發(fā)氦氣達

2、到液氦的零損耗。 2)詳細計算了系統(tǒng)中各部分漏熱。計算了制冷機直接冷卻超導磁體系統(tǒng)的降溫時間。 3)對熱開關的換熱性能進行了分析和計算。建立了氣隙式熱開關的數學模型，計算得到了熱開關的長度、翅片長度、翅片厚度和氣隙寬度與熱導率的關系曲線。分析對比了兩種不同結構形式熱開關的性能優(yōu)劣，最后對兩種熱開關的冷卻速率做了計算對比。 4)計算了液氮預冷超導磁體系統(tǒng)的降溫時間。利用液氮的汽化潛熱可以迅速將系統(tǒng)冷卻到7