设计相关中期检查

毕设中期报告

5110209347

钟子文

指导老师：黄永华2015年4月16日超导电缆冷却用波纹管内液氮流动特性计算与测量研究内容研究高温超导电缆内冷却介质的流动与传热性能模拟电缆实际结构，构建含有内芯的波纹管实验台按照电缆的实际工况设定实验运行条件，进行冷却介质温度与压力测量建立仿真模型，进行模拟计算时间工作内容完成情况2014.12完成选题，熟悉项目研究内容√2015.01-2015.02文献调研，撰写开题报告√2015.03-2015.05完成实验与仿真工作，分析数据进行中2015.06撰写毕业论文之前的工作完成部分仿真已完成工作实验台设计与加工设备仪器测试液氮运行试验过冷系统与波纹管试验台的设计加工仪器采购与测试实验台设计加工设备仪器测试液氮运行试验过冷系统波纹管实验台实验台设计加工设备仪器测试液氮运行试验温度计标定实验温度计需要一个较高的精度温度计测量值需要保持一致使用MATLAB、LABVIEW软件分别进行插值验证，通过KEITHLEY和NI板卡在常温、冰水混合物和液氮三种条件下进行多次标定实验，最终将温度计测量插值控制在±0.1K以内下表为液氮条件下的标定数据实验台设计加工设备仪器测试液氮运行试验温度计编号12-三线345678最大差值1R19.93

19.9119.8620.7219.9720.620.02

T-MATLAB77.8069

77.880377.689679.771777.946379.39378.03731.9648T-LABVIEW77.8

77.8977.779.7777.9479.3978.031.972R19.7219.7319.7319.7119.6719.7119.719.67

T77.3177.3377.4677.3477.2577.3477.2577.240.223R19.8119.6819.7519.7819.719.8919.8619.82

T77.5277.2177.577.5177.3177.7577.6177.60.444R19.8225

19.711519.755119.728519.815919.82419.7782

T77.5574

77.419577.446277.432377.544877.536577.50350.13795R19.83

19.7119.7619.7319.8419.8519.82

T77.57

77.4277.4677.4477.677.677.590.18液氮温区温度计标定真空检漏测试第一次检漏报告检测点检测方法漏率结论抽口四通KF25法兰接口/4使用喷枪在接口边缘喷射氦气<e-10约为8e-11无漏点近端真空腔取压口使用喷枪在取压口上端喷射氦气同上无漏点远端ZJ-27电离规KF25法兰接口使用喷枪在接口边缘喷射氦气同上无漏点远端真空腔取压口使用喷枪在取压口上端喷射氦气同上无漏点真空腔ISO法兰/2使用喷枪在接口边缘喷射氦气同上无漏点真空腔-外波纹管焊接口/真空腔-杜拉管焊接口/杜拉管-直管焊接口使用喷枪在焊接口边缘喷射氦气同上无漏点远端真空腔内三通卡套接口使用喷枪将氦气喷入实验台管道入口（即低温阀前入口）>e-6，出现警报后立刻停止检漏，准确漏率未知；重新开启检漏仪时极限漏率达到e-2，此时立刻停止检漏仪真空腔内三通卡套接口有漏，但无法判断漏点在近端还是远端，或两处均有漏点一开始的抽真空测试，发现真空度达到e-3量级后很难再抽下去在对实验台进行试运行实验中发现，通入液氮后真空度变差，确认实验台某处有漏进行第一次检漏，发现真空腔内的卡套接口存在漏点将实验台返回加工厂将其更换为VCR接口第二次检漏，真空良好，实验台可以投入运行实验台设计加工设备仪器测试液氮运行试验实验台真空监测结果实验前-常温远端1.6e-2近端4.0e-4实验后-低温远端4.5e-3近端1.9e-4过冷系统测试两级冷却首级常压77K，次级负压70K实验台设计加工设备仪器测试液氮运行试验过冷流程过冷系统测试在杜瓦的底部和液氮液面分别安装温度计，检测底部和液面的液氮温度抽空过程中两支温度计的示数持续同步下降温度测量仪无法读取73K以下温度最终测量值能够达到目标实验台设计加工设备仪器测试液氮运行试验抽空减压连接方式抽空过程中的液氮温度抽空过程中阻值第一次液氮运行试验为了检验仪器性能，尝试性质的实验安装温度计，测量沿程温度安装差压计和压力变送器，测量管内压差实验台设计加工设备仪器测试液氮运行试验实验系统差压计取压口与热阴极电离真空规实验数据与结论实验台设计加工设备仪器测试液氮运行试验内波纹管各测点温度随时间变化曲线温度传感器/oCt1t3t4t5t6t7t885.4188.0595.5090.9790.7689.0187.66截取稳定阶段的温度与压力数据，如下表所示考虑到实验台本身漏热严重，管内为气液两相流，以及温度计测量值本身存在误差等原因，温度值并未按理论值分布通过此次实验认为使用的温度计存在问题，对其进行标定检测，后返回购买单位进行检修，并更换一批新的温度计；实验数据与结论管内压降巨大，偏离理论值，原因推测为实验时通入实验台的为氮气，并非液氮，因为自增压罐内的液氮本身处于饱和状态，加上金属软管和实验台均为包裹绝热材料，漏热严重，加上未使用过冷器，因此液氮在进入实验台之前即大量气化。根据Refprop查出的数据，280.1kPa下液氮的饱和温度为87.2K，除了t1测点，其余测点温度均高于入口压力下的饱和温度，也可验证处管内流体为氮气，由于氮气流速较大，因此压降远大于对应质量流量下的液氮压降。在实验过程中实时观测实验台的真空度，通入低温后发现真空度变大，进一步验证了卡套接口存在漏气的问题压力传感器/kPa全管压差/kPa出口压力入口压力143.42280.10136.68实验台设计加工设备仪器测试液氮运行试验实验台全管压差随时间变化关系第二次液氮运行试验实验台真空监测结果实验前-常温远端1.6e-2近端4.0e-4实验后-低温远端4.5e-3近端1.9e-4尝试性质的液氮运行试验按实际实验进行连接，包括过冷系统、流量计和压力变送器等尝试一种简略的管道保温方案，包括橡塑保温棉和气凝胶毡的使用，最终发现气凝胶毡的效果远好于橡塑棉此次试运行实验的目的，是验证更换VCR接口后实验台在低温下仍然具备良好的真空条件试验过程真空检测结果如