高溫超導(dǎo)電機液氮熱管式過冷器相變傳熱研究.pdf

1、通過對軸-徑向磁通高溫全超導(dǎo)低速同步電機的分析與研究,為了能夠增加HTS電機的能量密度和減少能量損失,本文依據(jù)熱管相變傳熱的原理對其低溫冷卻系統(tǒng)設(shè)計了一種的熱管式過冷器。
　　分析了過冷氮作為HTS電機工作的條件下的最佳低溫媒質(zhì);通過WINGAS軟件查得飽和液氮和飽和氮蒸汽的物性;比較了開式和閉式過冷氮浸泡冷卻技術(shù)的優(yōu)缺點;為低溫冷箱機械支撐結(jié)構(gòu)和冷頭換熱器選取了最佳的材料。
　　針對本論文設(shè)計了過冷氮低溫冷卻系統(tǒng)的流程;為

2、了減少低溫冷卻系統(tǒng)的輻射漏熱,分析比較了四種低溫絕熱方式并選取了低溫絕熱層數(shù)確定了單位面積的熱流量;為連接低溫冷箱和高溫超導(dǎo)電機低溫恒溫器的過冷氮傳輸管線內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)和低溫恒溫器過冷氮流道建立了模型,并通過FLUENT軟件數(shù)值仿真模擬了其漏熱損失和壓力損失;最后繪制了整個低溫冷卻系統(tǒng)的溫熵圖。
　　在設(shè)計熱管過冷器結(jié)構(gòu)之前,理論上分析了液氮池內(nèi)核態(tài)沸騰傳熱和凝結(jié)換熱,并根據(jù)分析的結(jié)果計算出了熱管過冷換熱器和冷頭換熱器的傳熱面積,在

3、傳熱面積不變的條件下,設(shè)計了兩種過冷換熱器:U型光滑管過冷換熱器、U型翅片管過冷換熱器和四種冷頭換熱器:矩形截面冷頭換熱器、三角形截面冷頭換熱器、梯形截面冷頭換熱器、拋物線截面冷頭換熱器。將建立的模型導(dǎo)入FLUENT軟件進行數(shù)值仿真模擬,并分析比較它們的換熱效果和空間利用率。
　　為了獲悉低溫冷卻系統(tǒng)的制冷能力,采用加熱器作為假負載來代替高溫超導(dǎo)電機,對高溫超導(dǎo)電機低溫冷卻系統(tǒng)液氮循環(huán)64-77K溫區(qū)進行了測試實驗。經(jīng)過約三個小時