高溫超導(dǎo)電機冷卻系統(tǒng)中過冷氮的傳熱與流動研究.pdf

1、隨著高溫超導(dǎo)技術(shù)的不斷進步，超導(dǎo)臨界溫度已升至液氮溫區(qū)，液氮溫度下的臨界電流密度已經(jīng)達到實際應(yīng)用水平。作為高溫超導(dǎo)的研究熱點之一，高溫超導(dǎo)中過冷液氮的研究已經(jīng)成為高溫超導(dǎo)技術(shù)的一個重要研究方向。本文研究軸—徑向磁通高溫全超導(dǎo)低速同步電機冷卻系統(tǒng)中過冷液氮的傳熱與流動，為電機冷卻系統(tǒng)的設(shè)計提供理論依據(jù)。
　　本文以軸—徑向磁通高溫全超導(dǎo)低速同步電機為研究對象，首先根據(jù)高溫超導(dǎo)電機的組成結(jié)構(gòu)，運用理論公式計算出高溫超導(dǎo)電機冷負荷。計算

2、四線并繞情況下液氮循環(huán)流量、液氮循環(huán)流速及管道直徑，對過冷液氮及線圈進行熱—流體耦合場分析，得到磁體的穩(wěn)態(tài)溫度分布。為了簡化結(jié)構(gòu)，本文對液氮進出口同側(cè)的情況進行分析，并與進出口異側(cè)進行對比，發(fā)現(xiàn)改變進出口對溫度影響很小，最終選擇進出口同側(cè)的方案。
　　低溫換熱器是過冷液氮低溫系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。本文選擇兩臺AL600制冷機的冷卻方案，運用理論公式求得到管道的換熱系數(shù)，模擬出過冷換熱器內(nèi)液氮溫度場。對過冷換熱器進行設(shè)計，分析浸泡在液

3、氮中的冷頭高度對換熱面積的影響以及冷頭換熱器上固著冷卻板表面對有效熱傳導(dǎo)系數(shù)、傳熱率的影響。本文用FLUENT軟件對換熱器熱-流體場進行了仿真，結(jié)果表明在假設(shè)液氮罐內(nèi)溫度均勻分布的條件下，管內(nèi)速度保持在1.53m/s-1.54m/s之間，保持繞管換熱器的換熱面積和高度不變，僅改變盤管圈數(shù)不影響溫度變化情況。當(dāng)液罐內(nèi)液氮溫度為64.6K時，管內(nèi)液氮溫度在65K以下。
　　在高溫超導(dǎo)電機低溫冷卻系統(tǒng)中，過冷氮在流動過程中會由于管道阻力