隨著低溫工程技術(shù)的發(fā)展,超流氦系統(tǒng)越來越多的應(yīng)用于科研及工程中,在高能粒子物理、核科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。負(fù)壓換熱器是超流氦系統(tǒng)中用于負(fù)壓氦蒸汽與液氦之間傳遞冷量的設(shè)備,作為超流氦系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,其傳熱及流動(dòng)壓降性能的表現(xiàn)對超流氦系統(tǒng)的整體性能有著重要影響。負(fù)壓換熱器具有工作介質(zhì)傳熱溫差小、工作溫度低、且處于負(fù)壓工況中的特點(diǎn),但制冷系統(tǒng)對其換熱性能和流動(dòng)壓降有較高的要求。這一矛盾的存在,使得開展負(fù)壓換熱器的精確設(shè)計(jì)和優(yōu)化研究具有十分重要的意義。本文針對負(fù)壓換熱器的性能測試及優(yōu)化理論展開研究,工作內(nèi)容主要包括:設(shè)計(jì)并搭建超流氦負(fù)壓換熱器實(shí)驗(yàn)平臺。從超流氦系統(tǒng)原理出發(fā),對負(fù)壓換熱器實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行流程設(shè)計(jì)。針對超流氦系統(tǒng)的特殊要求,對實(shí)驗(yàn)平臺絕熱方案,結(jié)構(gòu)及測控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),使其滿足低漏熱及高測量精度的要求。針對實(shí)驗(yàn)平臺調(diào)試中出現(xiàn)的熱聲振蕩及氣阻現(xiàn)象進(jìn)行了結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)流程的優(yōu)化。結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)平臺可以實(shí)現(xiàn)極限流量小于1.5g/s,極限壓力小于3000 Pa的工況下的換熱器性能實(shí)驗(yàn),且實(shí)驗(yàn)工況下溫度測量精度小于2%,氦池漏熱小于1W。針對新型翅片繞管式負(fù)壓換熱器及板翅式負(fù)壓換熱器展開實(shí)驗(yàn)研究。...

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 超流氦系統(tǒng)的發(fā)展
        1.1.1 超流氦低溫系統(tǒng)應(yīng)用
        1.1.2 超流氦系統(tǒng)的循環(huán)方式
    1.2 負(fù)壓換熱器的發(fā)展
        1.2.1 國內(nèi)外低溫?fù)Q熱器研究
        1.2.2 負(fù)壓換熱器研究現(xiàn)狀
    1.3 換熱器設(shè)計(jì)及優(yōu)化方法
    1.4 研究難點(diǎn)及本文研究內(nèi)容
        1.4.1 研究難點(diǎn)
        1.4.2 本文研究內(nèi)容
第2章 超流氦負(fù)壓換熱器實(shí)驗(yàn)平臺
    2.1 原理及流程方案
    2.2 絕熱結(jié)構(gòu)
    2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.4 測控系統(tǒng)
    2.5 調(diào)試
        2.5.1 調(diào)試準(zhǔn)備及實(shí)驗(yàn)流程
        2.5.2 平臺改進(jìn)
        2.5.3 調(diào)試結(jié)果
    2.6 小結(jié)
第3章 翅片繞管式換熱器實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)樣品
    3.2 測試平臺
        3.2.1 低溫實(shí)驗(yàn)平臺
        3.2.2 室溫實(shí)驗(yàn)平臺
    3.3 計(jì)算模型
        3.3.1 特征長度的選取
        3.3.2 換熱器計(jì)算模型
    3.4 結(jié)果及分析
        3.4.1 儀表誤差分析
        3.4.2 換熱性能
        3.4.3 壓降性能
    3.5 小結(jié)
第4章 板翅式負(fù)壓換熱器實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)樣品及裝置
        4.1.1 板翅式換熱器樣品
        4.1.2 換熱器實(shí)驗(yàn)裝置
        4.1.3 測量儀表
    4.2 模型及方法
        4.2.1 計(jì)算模型
        4.2.2 不確定度分析
    4.3 結(jié)果及討論
    4.4 小結(jié)
第5章 換熱器計(jì)算模型
    5.1 分布參數(shù)微元法計(jì)算模型
    5.2 計(jì)算結(jié)果及分析
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    5.4 小結(jié)
第6章 負(fù)壓換熱器優(yōu)化策略
    6.1 熱工水力學(xué)模型
    6.2 優(yōu)化變量及方法
        6.2.1 換熱器優(yōu)化適值函數(shù)
        6.2.2 優(yōu)化方法
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 單目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果
        6.3.2 多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果
    6.4 小結(jié)
第7章 負(fù)壓板翅式換熱器優(yōu)化
    7.1 計(jì)算模型
    7.2 優(yōu)化方法及物性選取
    7.3 優(yōu)化結(jié)果
    7.4 小結(jié)
第8章 總結(jié)與展望
    8.1 總結(jié)
    8.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    8.3 展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他成果



本文編號：3818357