一種超低溫真空傳熱效率測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于測(cè)試系統(tǒng)，具體涉及一種超低溫真空傳熱效率測(cè)試系統(tǒng)。包括液氮循環(huán)回路、真空系統(tǒng)和溫度測(cè)試與記錄系統(tǒng)，其中，被測(cè)試件放置在真空系統(tǒng)中，真空系統(tǒng)用于使被測(cè)試件處于真空絕熱條件下，液氮循環(huán)回路的部分回路置于真空系統(tǒng)中用于對(duì)被測(cè)試件降溫，溫度測(cè)試與記錄系統(tǒng)用于測(cè)量被測(cè)試件溫度并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。本發(fā)明的顯著效果是：本系統(tǒng)傳熱測(cè)試發(fā)生在真空、絕熱、超低溫條件下，最大限度地降低了對(duì)流、熱傳導(dǎo)、熱輻射的影響，并達(dá)到超導(dǎo)線圈支撐部分的實(shí)際工作溫度，可以有效的測(cè)量被測(cè)試件的超低溫傳熱效率。
【專利說(shuō)明】一種超低溫真空傳熱效率測(cè)試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于測(cè)試系統(tǒng)，具體涉及一種超低溫真空傳熱效率測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]為確保聚變反應(yīng)堆超導(dǎo)線圈的正常工作，靠近超導(dǎo)線圈的支撐部分的溫度應(yīng)不大于80K(-193°C )，需在該部件上安裝內(nèi)部通有高壓低溫氦氣流的冷卻部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。冷卻部件與支撐部分之間的連接必須具有較高的傳熱效率，氦氣流能將支撐部分保持在一個(gè)較低的溫度下。若傳熱效率低，支撐部分溫度太高將導(dǎo)致超導(dǎo)線圈溫度升高進(jìn)而失超，造成重大事故。而采用不同連接工藝參數(shù)的冷卻部件其傳熱效率不同，需要準(zhǔn)確的測(cè)試其傳熱效率以確定連接工藝參數(shù)。
[0003]現(xiàn)有的熱交換器、空調(diào)器等的傳熱效率結(jié)果大多靠經(jīng)驗(yàn)估計(jì)、理論模型分析計(jì)算獲取，不能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際情況，誤差較大。且目前所做的傳熱效率測(cè)試多為常溫常壓條件下，外界環(huán)境對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供受外界環(huán)境影響小的超低溫真空傳熱效率測(cè)試系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種超低溫真空傳熱效率測(cè)試系統(tǒng)，包括液氮循環(huán)回路、真空系統(tǒng)和溫度測(cè)試與記錄系統(tǒng)，其中，被測(cè)試件放置在真空系統(tǒng)中，真空系統(tǒng)用于使被測(cè)試件處于真空絕熱條件下，液氮循環(huán)回路的部分回路置于真空系統(tǒng)中用于對(duì)被測(cè)試件降溫，溫度測(cè)試與記錄系統(tǒng)用于測(cè)量被測(cè)試件溫度并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0006]如上所述的一種超低溫真空傳熱效率測(cè)試系統(tǒng)，其中，所述的液氮循環(huán)回路由氣液分離器，自增壓液氮容器，液氮回路及真空室內(nèi)被測(cè)試件組成，自增壓液氮容器的輸出端與氣液分離器連接，并受控于氣液分離器，氣液分離器的輸出端與設(shè)置在真空系統(tǒng)中的被測(cè)試件聯(lián)通，經(jīng)過(guò)被測(cè)試件的液氮通過(guò)液氮回路返回氣液分離器。
[0007]如上所述的一種超低溫真空傳熱效率測(cè)試系統(tǒng)，其中，所述的真空系統(tǒng)由真空室，真空計(jì)，機(jī)械驅(qū)動(dòng)真空泵，羅茨真空泵組成，真空室為方形箱結(jié)構(gòu)，為被測(cè)試件提供真空絕熱環(huán)境，機(jī)械驅(qū)動(dòng)真空泵和羅茨真空泵使真空室達(dá)到所需真空度，真空計(jì)用于檢測(cè)真空室真空度，機(jī)械驅(qū)動(dòng)真空泵，羅茨真空泵，真空室依次串聯(lián)，真空計(jì)設(shè)置在羅茨真空泵與真空室聯(lián)通的管道之間。
[0008]如上所述的一種超低溫真空傳熱效率測(cè)試系統(tǒng)，其中，所述的溫度測(cè)試與記錄系統(tǒng)由溫度顯示與記錄儀，溫度傳感器組成，溫度傳感器為A級(jí)PT100熱電阻溫度傳感器，用于檢測(cè)被測(cè)試件溫度并將信號(hào)傳遞給溫度顯示與記錄儀，記錄儀能夠?qū)崟r(shí)顯示被測(cè)試件溫度并每隔60s記錄一次，溫度顯示與記錄儀和溫度傳感器通過(guò)真空室上的密封接口實(shí)現(xiàn)連接。
[0009]本發(fā)明的顯著效果是:本系統(tǒng)傳熱測(cè)試發(fā)生在真空、絕熱、超低溫條件下，最大限度地降低了對(duì)流、熱傳導(dǎo)、熱輻射的影響，并達(dá)到超導(dǎo)線圈支撐部分的實(shí)際工作溫度，可以有效的測(cè)量被測(cè)試件的超低溫傳熱效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明提供的一種超低溫真空傳熱效率測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是真空室內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖。；
[0012]圖中:1氣液分離器；2自增壓液氮容器；3溫度顯示與記錄儀；4真空室；5液氮回路；6真空計(jì)；7機(jī)械驅(qū)動(dòng)真空泵；8羅茨真空泵；9被測(cè)試件；10溫度傳感器；11傳感器密封接口 ； 12真空泵密封接口。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面參考圖1和圖2對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例加以介紹。如圖1所示，一種超低溫真空傳熱效率測(cè)試系統(tǒng)，包括液氮循環(huán)回路、真空系統(tǒng)和溫度測(cè)試與記錄系統(tǒng)組成。其中，被測(cè)試件放置在真空系統(tǒng)中，真空系統(tǒng)用于使被測(cè)試件處于真空絕熱條件下，液氮循環(huán)回路的部分回路置于真空系統(tǒng)中用于對(duì)被測(cè)試件降溫，溫度測(cè)試與記錄系統(tǒng)用于測(cè)量被測(cè)試件溫度并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0014]所述的液氮循環(huán)回路由氣液分離器1，自增壓液氮容器2，液氮回路5及真空室內(nèi)被測(cè)試件9組成。氣液分離器I容積50L，進(jìn)口設(shè)置氣動(dòng)閥，其開啟或關(guān)閉由氣液分離器I內(nèi)的液位儀控制。自增壓液氮容器2為175L的真空多層絕熱保溫容器，工作壓力0.27-1.1MPa0液氮回路5為真空管道，管道設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa，夾層真空度≥lX10_3Pa，管道分段制作，每段獨(dú)立真空，連接形式為真空保溫法蘭結(jié)構(gòu)。當(dāng)自增壓液氮容器2達(dá)到工作壓力，液氮由液氮回路5注入氣液分離器1，并沿液氮回路5進(jìn)入被測(cè)試件。
[0015]所述的真空系統(tǒng)由真空室4，真空計(jì)6，機(jī)械驅(qū)動(dòng)真空泵7，羅茨真空泵8組成。真空室4為方形箱結(jié)構(gòu)，為被測(cè)試件9提供真空絕熱環(huán)境。機(jī)械驅(qū)動(dòng)真空泵7和羅茨真空泵8使真空室4達(dá)到所需真空度。真空計(jì)6用于檢測(cè)真空室真空度。機(jī)械驅(qū)動(dòng)真空泵7，羅茨真空泵8，真空室4依次串聯(lián)。在被測(cè)試件裝入真空室4并密封后，機(jī)械驅(qū)動(dòng)真空泵7通過(guò)真空泵密封接口 12首先對(duì)真空室4進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空計(jì)6測(cè)量真空度達(dá)到IOPa以下后打開羅茨真空泵8，當(dāng)真空度達(dá)到5X 10_2Pa以后，打開液氮注入閥門對(duì)液氮循環(huán)回路5注入液氮。
[0016]所述的溫度測(cè)試與記錄系統(tǒng)由溫度顯示與記錄儀3，溫度傳感器10組成。溫度傳感器10為A級(jí)PT100熱電阻溫度傳感器，用于檢測(cè)被測(cè)試件9的溫度并將信號(hào)傳遞給溫度顯示與記錄儀3，后者能夠?qū)崟r(shí)顯示被測(cè)試件9的溫度并每隔60s記錄一次。溫度顯示與記錄儀3與溫度傳感器10通過(guò)傳感器密封接口 11實(shí)現(xiàn)連接。
[0017]本實(shí)施例用于實(shí)際測(cè)試的操作過(guò)程是:首先將被測(cè)試件用有機(jī)溶劑清洗以減少抽真空時(shí)放氣，保證真空度，減少對(duì)流對(duì)傳熱效率測(cè)試的影響；在被測(cè)試件上安裝溫度傳感器，并采用多層防輻射絕熱包層包裹，底部采用絕熱材料支撐，減少熱輻射及周邊環(huán)境的熱傳導(dǎo)對(duì)傳熱效率測(cè)試的影響；再次清洗被測(cè)試件，并將其送入真空室，連接液氮回路接頭、溫度傳感器接頭；密封真空室，打開機(jī)械驅(qū)動(dòng)真空泵，當(dāng)真空計(jì)顯示真空度達(dá)到IOPa以下時(shí)打開羅茨真空泵直至真空度達(dá)到5X10_2Pa ;打開進(jìn)液閥門，將液氮注入被測(cè)試件，同時(shí)打開溫度顯示與記錄儀，自動(dòng)記錄被測(cè)試件溫度變化。根據(jù)被測(cè)試件的尺寸、材料、物理性質(zhì)以及溫度變化的結(jié)果，計(jì)算采用不同連接工藝參數(shù)的被測(cè)試件的傳熱效率。
【權(quán)利要求】
1.一種超低溫真空傳熱效率測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:包括液氮循環(huán)回路、真空系統(tǒng)和溫度測(cè)試與記錄系統(tǒng)，其中，被測(cè)試件放置在真空系統(tǒng)中，真空系統(tǒng)用于使被測(cè)試件處于真空絕熱條件下，液氮循環(huán)回路的部分回路置于真空系統(tǒng)中用于對(duì)被測(cè)試件降溫，溫度測(cè)試與記錄系統(tǒng)用于測(cè)量被測(cè)試件溫度并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種超低溫真空傳熱效率測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的液氮循環(huán)回路由氣液分離器(1)，自增壓液氮容器(2)，液氮回路(5)及真空室內(nèi)被測(cè)試件組成，自增壓液氮容器(2)的輸出端與氣液分離器(I)連接，并受控于氣液分離器(1)，氣液分離器(I)的輸出端與設(shè)置在真空系統(tǒng)中的被測(cè)試件聯(lián)通，經(jīng)過(guò)被測(cè)試件的液氮通過(guò)液氮回路(5)返回氣液分離器(I)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種超低溫真空傳熱效率測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的真空系統(tǒng)由真空室(4)，真空計(jì)(6)，機(jī)械驅(qū)動(dòng)真空泵(7)，羅茨真空泵(8)組成，真空室(4)為方形箱結(jié)構(gòu)，為被測(cè)試件提供真空絕熱環(huán)境，機(jī)械驅(qū)動(dòng)真空泵(7)和羅茨真空泵(8)使真空室(4)達(dá)到所需真空度，真空計(jì)(6)用于檢測(cè)真空室真空度，機(jī)械驅(qū)動(dòng)真空泵(7)，羅茨真空泵(8)，真空室(4)依次串聯(lián)，真空計(jì)(6)設(shè)置羅茨真空泵(8)與真空室(4)聯(lián)通的管道之間。
4.如權(quán)利要求1所述的一種超低溫真空傳熱效率測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的溫度測(cè)試與記錄系統(tǒng)由溫度顯示與記錄儀(3)，溫度傳感器(10)組成，溫度傳感器(10)為A級(jí)PT100熱電阻溫度傳感器，用于檢測(cè)被測(cè)試件溫度并將信號(hào)傳遞給溫度顯示與記錄儀(3)，記錄儀(3)能夠?qū)崟r(shí)顯示被測(cè)試件溫度并每隔60s記錄一次，溫度顯示與記錄儀(3)與溫度傳感器(10 )通過(guò)真空室(4 )上的密封接口( 11)實(shí)現(xiàn)連接。
【文檔編號(hào)】G01M99/00GK103884519SQ201210556888
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月20日
【發(fā)明者】孫振超, 李鵬遠(yuǎn), 潘傳杰, 韓石磊, 侯炳林, 鄢華男, 許丹, 廖敏, 徐穎, 張博 申請(qǐng)人:核工業(yè)西南物理研究院, 中國(guó)國(guó)際核能聚變能源計(jì)劃執(zhí)行中心