基于微通道液氮换热的脉冲磁体快速冷却方法研究

作     者：何勇 孟昭男 张鹏 孙衢骎 周星健 He Yong;Meng Zhaonan;Zhang Peng;Sun Quqin;Zhou Xingjian

作者机构：中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900 上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240 武汉第二舰船设计研究院武汉430205 

出 版 物：《强激光与粒子束》 (High Power Laser and Particle Beams)

年 卷 期：2022年第34卷第11期

页      面：107-112页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082701[工学-核能科学与工程] 0827[工学-核科学与技术] 

主　　题：脉冲磁体 重频运行能力 微通道 沸腾换热 对流换热 

摘      要：影响脉冲磁体重频运行能力的关键因素是磁体的冷却速度。提出了一种脉冲磁体快速冷却方法:在磁体导体内开微小通道,在通道内注入液氮,通过增大导体与液氮之间的直接接触面积(换热面积)、液氮单相流动换热、液氮流动沸腾换热这三个途径来大幅提高导体的冷却速度,与此同时尽可能减小对脉冲磁体性能(磁场强度、脉宽和内直径)的影响。阐述了基于微通道内液氮流动、沸腾换热的脉冲磁体快速冷却方法的原理,开展了数值模拟和验证性试验,结果表明,对于25 T的20 mm口径脉冲磁体,采用快速冷却方法,30 s即可冷却至初始温度,为磁体仅浸泡在液氮中的冷却时间(600 s)的5%,冷却速度提高了19倍。