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中性束注入系统液氦输送管真空多层绝热研究

作　者: 乐瑞文
导　师: 陈长琦；欧阳峥嵘
学　校: 合肥工业大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 传热低温真空多层绝热液氦数学模型
分类号: TB75
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

中性束注入系统要求有洁净的动态高真空环境，大抽速液氦冷凝泵是满足此要求的理想真空获得设备。液氦冷凝泵需要定期输入大量液氦，而液氦潜热低，极易蒸发，并且价格昂贵，因此低冷损的液氦输送管道对降低实验运行成本有重要意义。同时，液氦输送管良好的绝热性能也是保证液氦冷凝泵实现高性能运行的必备条件。本文深入分析了真空多层绝热的传热机理，建立了真空多层绝热的冷损数学模型，并对模型的非线性方程组进行数值计算；用冷损失数学模型对真空多层绝热进行了设计，设计了真空多层绝热液氦输送管；对输送管的性能进行测试，单位长度热流量为0.188W／m；经验证本冷损数学模型计算值与实验测试值之间的误差较小；设计制造的输送管用于中性束注入系统实验，满足了实际需要。本文建立的冷损数学模型可以用于真空多层绝热的参数设计。本研究可以为将来用于EAST装置更大抽速的低温冷凝泵以及其他场合低温液体的绝热设计提供理论依据和工程实践经验。

全文目录

摘要  5-6
abstract  6-7
致谢  7-13
第一章绪论  13-16
  1.1 核聚变及其发展情况  13-14
  1.2 中性束注入的必要性及发展状况  14
  1.3 课题的来源、目的及课题所研究的主要内容  14-15
  1.4 课题的意义  15-16
第二章中性束注入系统简介  16-21
  2.1 中性束注入器的结构和工作原理  16-19
  2.2 中性束注入器的低温冷凝泵  19-21
第三章低温液体输送管道绝热形式的比较与选择  21-27
  3.1 概述  21
  3.2 普通堆积绝热  21-22
  3.3 高真空绝热  22-23
  3.4 真空多孔绝热  23
  3.5 真空多层绝热  23-24
  3.6 多屏绝热  24
  3.7 绝热形式的比较  24-25
  3.8 绝热形式的选择  25-27
第四章真空多层绝热的传热分析与建模  27-45
  4.1 真空多层绝热的传热机理  27-33
    4.1.1 真空多层绝热的辐射传热  28-30
    4.1.2 真空多层绝热的固体导热  30-32
    4.1.3 真空多层绝热的残余气体导热  32-33
  4.2 真空多层绝热热损失的影响因素  33-35
    4.2.1 多层材料的种类及其组合方式对真空多层绝热性能的影响  33
    4.2.2 真空度对真空多层绝热性能的影响  33-34
    4.2.3 层密度对真空多层绝热性能的影响  34
    4.2.4 多层厚度对真空多层绝热性能的影响  34
    4.2.5 压缩负荷以及其他因素对真空多层绝热性能的影响  34-35
  4.3 真空多层绝热传热数学模型的建立与求解  35-45
    4.3.1 真空多层绝热的物理模型  35
    4.3.2 层间辐射传热计算  35-36
    4.3.3 残余气体导热计算  36-39
    4.3.4 固体导热计算  39-40
    4.3.5 数学模型的建立  40-42
    4.3.6 数学模型的求解  42-45
第五章真空多层绝热液氦输送管设计  45-54
  5.1 真空多层绝热液氦输送管结构设计  45
  5.2 波纹管材料的选择  45-46
  5.3 多层绝热屏设计与材料选择  46-47
  5.4 真空夹层设计与计算  47-48
  5.5 应用真空多层绝热冷损数学模型进行参数设计  48-54
    5.5.1 应用真空多层绝热冷损数学模型验算预选设计参数  48-50
    5.5.2 应用真空多层绝热冷损数学模型进行参数调整  50-54
第六章真空多层绝热输送管的绝热性能测试  54-61
  6.1 真空多层绝热输送管冷损测试  54-58
    6.1.1 真空多层绝热输送管冷损测试实验方案  54
    6.1.2 真空多层绝热输送管冷损测试实验装置  54-55
    6.1.3 真空多层绝热输送管冷损测试实验步骤  55
    6.1.4 实验数据及分析计算  55-58
  6.2 真空多层绝热液氦输送管应用于中性束注入系统实验  58-59
  6.3 通过热损数学模型得到的计算结果与实验测试结果的比较  59-60
  6.4 冷损数学模型的评判  60-61
第七章总结  61-62
参考文献  62-65
个人在攻读学位期间发表的论文  65-66
附录求多元非线性方程组的实根的源程序(MATLAB)  66-72

中性束注入系统液氦输送管真空多层绝热研究

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