設(shè)計相關(guān)中期檢查

畢設(shè)中期報告

5110209347

鐘子文

指導(dǎo)老師：黃永華2015年4月16日超導(dǎo)電纜冷卻用波紋管內(nèi)液氮流動特性計算與測量研究內(nèi)容研究高溫超導(dǎo)電纜內(nèi)冷卻介質(zhì)的流動與傳熱性能模擬電纜實際結(jié)構(gòu)，構(gòu)建含有內(nèi)芯的波紋管實驗臺按照電纜的實際工況設(shè)定實驗運行條件，進(jìn)行冷卻介質(zhì)溫度與壓力測量建立仿真模型，進(jìn)行模擬計算時間工作內(nèi)容完成情況2014.12完成選題，熟悉項目研究內(nèi)容√2015.01-2015.02文獻(xiàn)調(diào)研，撰寫開題報告√2015.03-2015.05完成實驗與仿真工作，分析數(shù)據(jù)進(jìn)行中2015.06撰寫畢業(yè)論文之前的工作完成部分仿真已完成工作實驗臺設(shè)計與加工設(shè)備儀器測試液氮運行試驗過冷系統(tǒng)與波紋管試驗臺的設(shè)計加工儀器采購與測試實驗臺設(shè)計加工設(shè)備儀器測試液氮運行試驗過冷系統(tǒng)波紋管實驗臺實驗臺設(shè)計加工設(shè)備儀器測試液氮運行試驗溫度計標(biāo)定實驗溫度計需要一個較高的精度溫度計測量值需要保持一致使用MATLAB、LABVIEW軟件分別進(jìn)行插值驗證，通過KEITHLEY和NI板卡在常溫、冰水混合物和液氮三種條件下進(jìn)行多次標(biāo)定實驗，最終將溫度計測量插值控制在±0.1K以內(nèi)下表為液氮條件下的標(biāo)定數(shù)據(jù)實驗臺設(shè)計加工設(shè)備儀器測試液氮運行試驗溫度計編號12-三線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液氮溫區(qū)溫度計標(biāo)定真空檢漏測試第一次檢漏報告檢測點檢測方法漏率結(jié)論抽口四通KF25法蘭接口/4使用噴槍在接口邊緣噴射氦氣<e-10約為8e-11無漏點近端真空腔取壓口使用噴槍在取壓口上端噴射氦氣同上無漏點遠(yuǎn)端ZJ-27電離規(guī)KF25法蘭接口使用噴槍在接口邊緣噴射氦氣同上無漏點遠(yuǎn)端真空腔取壓口使用噴槍在取壓口上端噴射氦氣同上無漏點真空腔ISO法蘭/2使用噴槍在接口邊緣噴射氦氣同上無漏點真空腔-外波紋管焊接口/真空腔-杜拉管焊接口/杜拉管-直管焊接口使用噴槍在焊接口邊緣噴射氦氣同上無漏點遠(yuǎn)端真空腔內(nèi)三通卡套接口使用噴槍將氦氣噴入實驗臺管道入口（即低溫閥前入口）>e-6，出現(xiàn)警報后立刻停止檢漏，準(zhǔn)確漏率未知；重新開啟檢漏儀時極限漏率達(dá)到e-2，此時立刻停止檢漏儀真空腔內(nèi)三通卡套接口有漏，但無法判斷漏點在近端還是遠(yuǎn)端，或兩處均有漏點一開始的抽真空測試，發(fā)現(xiàn)真空度達(dá)到e-3量級后很難再抽下去在對實驗臺進(jìn)行試運行實驗中發(fā)現(xiàn)，通入液氮后真空度變差，確認(rèn)實驗臺某處有漏進(jìn)行第一次檢漏，發(fā)現(xiàn)真空腔內(nèi)的卡套接口存在漏點將實驗臺返回加工廠將其更換為VCR接口第二次檢漏，真空良好，實驗臺可以投入運行實驗臺設(shè)計加工設(shè)備儀器測試液氮運行試驗實驗臺真空監(jiān)測結(jié)果實驗前-常溫遠(yuǎn)端1.6e-2近端4.0e-4實驗后-低溫遠(yuǎn)端4.5e-3近端1.9e-4過冷系統(tǒng)測試兩級冷卻首級常壓77K，次級負(fù)壓70K實驗臺設(shè)計加工設(shè)備儀器測試液氮運行試驗過冷流程過冷系統(tǒng)測試在杜瓦的底部和液氮液面分別安裝溫度計，檢測底部和液面的液氮溫度抽空過程中兩支溫度計的示數(shù)持續(xù)同步下降溫度測量儀無法讀取73K以下溫度最終測量值能夠達(dá)到目標(biāo)實驗臺設(shè)計加工設(shè)備儀器測試液氮運行試驗抽空減壓連接方式抽空過程中的液氮溫度抽空過程中阻值第一次液氮運行試驗為了檢驗儀器性能，嘗試性質(zhì)的實驗安裝溫度計，測量沿程溫度安裝差壓計和壓力變送器，測量管內(nèi)壓差實驗臺設(shè)計加工設(shè)備儀器測試液氮運行試驗實驗系統(tǒng)差壓計取壓口與熱陰極電離真空規(guī)實驗數(shù)據(jù)與結(jié)論實驗臺設(shè)計加工設(shè)備儀器測試液氮運行試驗內(nèi)波紋管各測點溫度隨時間變化曲線溫度傳感器/oCt1t3t4t5t6t7t885.4188.0595.5090.9790.7689.0187.66截取穩(wěn)定階段的溫度與壓力數(shù)據(jù)，如下表所示考慮到實驗臺本身漏熱嚴(yán)重，管內(nèi)為氣液兩相流，以及溫度計測量值本身存在誤差等原因，溫度值并未按理論值分布通過此次實驗認(rèn)為使用的溫度計存在問題，對其進(jìn)行標(biāo)定檢測，后返回購買單位進(jìn)行檢修，并更換一批新的溫度計；實驗數(shù)據(jù)與結(jié)論管內(nèi)壓降巨大，偏離理論值，原因推測為實驗時通入實驗臺的為氮氣，并非液氮，因為自增壓罐內(nèi)的液氮本身處于飽和狀態(tài)，加上金屬軟管和實驗臺均為包裹絕熱材料，漏熱嚴(yán)重，加上未使用過冷器，因此液氮在進(jìn)入實驗臺之前即大量氣化。根據(jù)Refprop查出的數(shù)據(jù)，280.1kPa下液氮的飽和溫度為87.2K，除了t1測點，其余測點溫度均高于入口壓力下的飽和溫度，也可驗證處管內(nèi)流體為氮氣，由于氮氣流速較大，因此壓降遠(yuǎn)大于對應(yīng)質(zhì)量流量下的液氮壓降。在實驗過程中實時觀測實驗臺的真空度，通入低溫后發(fā)現(xiàn)真空度變大，進(jìn)一步驗證了卡套接口存在漏氣的問題壓力傳感器/kPa全管壓差/kPa出口壓力入口壓力143.42280.10136.68實驗臺設(shè)計加工設(shè)備儀器測試液氮運行試驗實驗臺全管壓差隨時間變化關(guān)系第二次液氮運行試驗實驗臺真空監(jiān)測結(jié)果實驗前-常溫遠(yuǎn)端1.6e-2近端4.0e-4實驗后-低溫遠(yuǎn)端4.5e-3近端1.9e-4嘗試性質(zhì)的液氮運行試驗按實際實驗進(jìn)行連接，包括過冷系統(tǒng)、流量計和壓力變送器等嘗試一種簡略的管道保溫方案，包括橡塑保溫棉和氣凝膠氈的使用，最終發(fā)現(xiàn)氣凝膠氈的效果遠(yuǎn)好于橡塑棉此次試運行實驗的目的，是驗證更換VCR接口后實驗臺在低溫下仍然具備良好的真空條件試驗過程真空檢測結(jié)果如