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用于900W/4.5K氦低温测试系统的低温喷射器设计

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真空科学与技术学报 2013年第9期33卷 948-953页

作者：倪清毕延芳冯汉升康帅中国科学院等离子体物理研究所合肥230031

低温喷射器在900 W/4.5 K氦低温测试系统分配阀箱中的应用主要功能是过冷超临界氦,通过高压低速的超临界氦流在喷管中形成的低压高速的喷射流体引射过冷槽中的氦蒸气,从而达到过冷槽的减压降温,其作用相当于抽气泵。本文对该低温喷射器... 详细信息

低温喷射器在900 W/4.5 K氦低温测试系统分配阀箱中的应用主要功能是过冷超临界氦,通过高压低速的超临界氦流在喷管中形成的低压高速的喷射流体引射过冷槽中的氦蒸气,从而达到过冷槽的减压降温,其作用相当于抽气泵。本文对该低温喷射器的工作环境及流程进行了说明,分析了喷射器工作流体在设计工况下的可达喷射系数及其影响,工作流体压力及流量变化情况下喷射器的工况变化,最后对试验件进行了结构设计。

关键词：低温系统过冷槽喷射器分配阀箱

EAST超导托克马克磁体的大型供电供冷外馈线

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低温物理学报 2009年第4期31卷 333-337页

作者：毕延芳中国科学院等离子体物理研究所

EAST全超导托克马克聚变实验装置由16个D形环向场线圈和12个圆形极向场线圈组成,大半径1.7m,当环形场线圈励磁14.3kA时,中心场3.5T;±14.5kA极向场线圈可提供10Vs磁通量变化.连接这些超导磁体与13“台独”立电源和一台制冷机之间的低温... 详细信息

EAST全超导托克马克聚变实验装置由16个D形环向场线圈和12个圆形极向场线圈组成,大半径1.7m,当环形场线圈励磁14.3kA时,中心场3.5T;±14.5kA极向场线圈可提供10Vs磁通量变化.连接这些超导磁体与13“台独”立电源和一台制冷机之间的低温和超导部件组成大型供电供冷馈线,在EAST装置外部的外馈线包括:两组超导母线;13对电流引线及其杜瓦;一个大的低温分配恒温器,内装有40多个低温控制阀,4.4K液氦槽,3.8K过冷槽,78K液氮槽和4台超临界氦循环泵;五条低温传输线.本文介绍外馈线的设计、安装和运行情况.

关键词：供电供冷馈线超导磁体托克马克聚变装置 EAST

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EAST装置15kA高温超导电流引线研发

低温物理学报 2005年第S1期27卷 1074-1079页

作者：毕延芳中国科学院等离子体物理研究所合肥230031

低温超导磁体采用高温超导电流引线能显著降低制冷系统的造价和运行费用.正在建造中的大型超导托卡马克核聚变试验装置(EAST)需要一对16kA和12对15kA电流引线.所研发的电流引线采用美国超导(AMSC)公司提供的Bi-2223/Ag-Au带材,每5条超... 详细信息

低温超导磁体采用高温超导电流引线能显著降低制冷系统的造价和运行费用.正在建造中的大型超导托卡马克核聚变试验装置(EAST)需要一对16kA和12对15kA电流引线.所研发的电流引线采用美国超导(AMSC)公司提供的Bi-2223/Ag-Au带材,每5条超导带组成单元叠,与不锈钢支撑圆筒表面50个槽软钎焊成超导段.支撑筒两端铜接头,温端与铜电流引线段丝扣连接并低温钎焊;冷端与100根NbTi/Cu超导线直接锡铅钎焊.冷端采用4K超临界氦流冷却;温端正常运行温度为78K,用液氮冷却.设计要求在此冷却条件下的临界电流大于16kA.78~290K铜电流引线采用3头螺旋槽换热器,冷氮气冷却.为提高电流引线的安全性,在高温超导段温端贮存适量液氮作为热沉,大大增加电流引线被烧毁的时间常数.

关键词：高温超导电流引线

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HTS电流引线助推超导磁体应用开发

低温与超导 2010年第12期38卷 15-18页

作者：毕延芳中国科学院等离子体物理研究所合肥230031

对磁体致冷是维持超导态必不可少的条件,由于深低温技术的复杂性和昂贵的造价曾制约了超导磁体应用的推广,其中电流引线是磁体系统最主要热负荷。经历高温超导(HTS)材料20多年的研发,人们认识到产生强磁场的超导磁体仍需运行在30K以下... 详细信息

对磁体致冷是维持超导态必不可少的条件,由于深低温技术的复杂性和昂贵的造价曾制约了超导磁体应用的推广,其中电流引线是磁体系统最主要热负荷。经历高温超导(HTS)材料20多年的研发,人们认识到产生强磁场的超导磁体仍需运行在30K以下。热导率与不锈钢可比的HTS材料在80K以下可承载电流而无焦耳热,采用HTS电流引线可使超导磁体的致冷运行费和设备投资大幅度降低,操作简便。因此,它是超导磁体扩大应用的助推器。介绍其使用特点和应用举例。

关键词：电流引线高温超导超导磁体

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高温超导电力应用的低温冷却系统及制冷机

中国科学：技术科学 2013年第10期43卷 1101-1111页

作者：毕延芳洪辉信赢中国科学院等离子体物理研究所合肥230031 北京云电英纳超导电缆有限公司北京100176

在过去的十多年中,高温超导(HTS)在电力应用的诸多方面,如电力传输电缆、故障限流器、变压器、船舶推进马达、发电机和电感贮能,取得了很大的进展.低温冷却系统是超导电力设备的重要组成部分,对HTS电力应用的成败及产业化发展起重大影响... 详细信息

在过去的十多年中,高温超导(HTS)在电力应用的诸多方面,如电力传输电缆、故障限流器、变压器、船舶推进马达、发电机和电感贮能,取得了很大的进展.低温冷却系统是超导电力设备的重要组成部分,对HTS电力应用的成败及产业化发展起重大影响.低温冷却系统的稳定性、成本很大程度上是由制冷机的性能、价格决定的.介绍各种HTS电力应用低温冷却系统的热负荷水平、冷却方式、致冷介质.从制冷量、维护周期、价格、可靠性方面选择了几种适用于HTS电力设备的商用制冷机产品,介绍其工作原理、性能参数、适用场合.未来HTS电力应用对制冷机的要求主要集中在可靠性、效率、价格3方面:可靠性要提高到99.8%,制冷机相对卡诺效率提高30%以上,制冷机在80 K温度下制冷成本降低到25美元/W以下.此外,对恒温器、低温管道、流体循环泵也作了简要介绍.

关键词：低温系统高温超导超导电力技术制冷机

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HTS大电流引线的阻性换热器安全性与效率

核聚变与等离子体物理 2009年第3期29卷 234-238页

作者：毕延芳丁开忠中国科学院等离子体物理研究所合肥230031

介绍了高温超导(HTS)大电流引线设计的安全性与效率的相关理论以及实验研究。实验结果表明:安全性与阻性换热器(HEX)的电流密度和HTS组件的温度裕度相关,换热器的效率涉及冷却气流的流量、它与换热面积、传热系数、铜材RRR值和换热器的... 详细信息

介绍了高温超导(HTS)大电流引线设计的安全性与效率的相关理论以及实验研究。实验结果表明:安全性与阻性换热器(HEX)的电流密度和HTS组件的温度裕度相关,换热器的效率涉及冷却气流的流量、它与换热面积、传热系数、铜材RRR值和换热器的优化长度等相关。

关键词：电流引线阻性换热器高温超导安全性换热器效率

R&D on Resistive Heat Exchangers for HTS High Rated Current Leads

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Plasma Science and Technology 2011年第6期13卷 757-764页

作者：毕延芳 Institute of Plasma Physics Chinese Academy of Sciences

The HTS current leads of superconducting magnets for large scale fusion devices and high energy particle colliders can reduce the power consumption for cooling by 2/3 compared with conventional leads. The resistive sections of high-rated current leads are usually made of a heat exchanger cooled by gas flow. The supply of the cooling mass flow incurs more than 90% of the cooling cost for the HTS leads. The mass flow rate requirement depends not only on the length and material of the resistive heat exchanger, but also on the heat transfer coefficient and HEX surface, the joint resistance at the cold end of a sheet-stack HEX with a larger specific presented in the paper. The test results of efficiency can be achieved. and its cooling approach. The design and operation surface and a much smaller hydraulic diameter are an HTS lead optimized for 8 kA show that a 98.4%

关键词： current lead resistive heat exchanger heat exchanger efficiency HTS

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迫流冷却超导磁体稳定裕量的计算

低温与超导 1998年第4期26卷 59-64页

作者：白红宇毕延芳中科院等离子体物理研究所

讨论了迫流冷却瞬态传热系数和超导磁体迫流冷却（包括超临界氦Ｈｅ－Ⅰ和超流氦Ｈｅ－Ⅱ）的稳定裕量的计算特点，以及稳定裕量计算的各种简化模型。

关键词：超导磁体迫流冷却稳定裕量计算模型

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CFETR中心螺管模型线圈稳定性分析

低温与超导 2014年第11期42卷 36-39页

作者：严浩毕延芳中国科学院等离子所合肥230031 中国科学院等离子体物理研究所合肥230031

中国聚变工程试验堆（CFETR）中心螺管模型线圈，内部磁体为Nb3Sn线圈，外部磁体为NbTi线圈。模型线圈最高磁场可以达到12．0T。针对提出的内部线圈方案，借助一维失超分析软件Gandalf，对Nb3Sn线圈的温度裕度、稳定裕度做了计算。在49k... 详细信息

中国聚变工程试验堆（CFETR）中心螺管模型线圈，内部磁体为Nb3Sn线圈，外部磁体为NbTi线圈。模型线圈最高磁场可以达到12．0T。针对提出的内部线圈方案，借助一维失超分析软件Gandalf，对Nb3Sn线圈的温度裕度、稳定裕度做了计算。在49kA，12T运行条件下，温度裕度为1．9K，稳定性裕度421．2mJ／cm^3～426．6mJ／cm^3。结果表明，温度裕度和稳定性裕度均不低于ITER导体设计要求。

关键词： CFETR 模型线圈分流温度稳定裕度 Gandalf