3H5I2 氦压机设计

３Ｈ５Ｉ２氦压机设计范思权（东南大学低温技术研究所,南京２１００９６）由东南大学空调热泵研究所与低温技术研究所联合研制的４２Ｋ／１Ｗ小型制冷机在１９８８年通过国家鉴定几年来在试验室运行良好,但其压缩系统是由两个ＧＭ机压缩系统串联成二级压缩．因此...     

基于斯特林制冷机的氦气氛高低温箱深冷试验研究

为了模拟航天产品试验所需极端温度环境和测试航天产品在较大升降温速率条件下的耐受能力,研制了区别于传统热真空罐的氦气氛高低温试验箱,其净空间尺寸为2m×2.2m,可以通过强制对流与辐射换热相结合的方式提高升降温速率.同时,以液氮和四缸两级斯特林制冷机为双冷源,对高低温箱的降温性能进行测试,考察了高低温箱内空间的降温极限以及达到多个目标温度的降温速率等.结果表明,在液氮与斯特林制冷机共同作用的条件下,通过氦气的强制对流、再将氦气抽除的技术手段,可使热沉温度降至-210℃以下.     

获得1.2K低温的实验研究

本文从低温传热的观点出发,通过对减压过程的传热分析和温度分布的测量,提出建立该类低温装置应遵循的基本原则;发现低温实验装置中,主颈管的导热漏热占主导地位,减压过程中冷气流大小对温度分布的影响很敏感,改变了颈口热辐射决定的轴向距离、77K辐射屏位置及屏间距.实验对减压降温过程进行了动态测量,并提出液氦玻璃杜瓦的非正常输入的概念。     

用于冷中子源系统的氦制冷循环方案分析

为向冷中子源装置氢系统提供17．5K的低温冷源，设计了逆布雷顿循环的液氮预冷模式和4种膨胀机预冷模式，并对这5种循环模式进行热力分析和[火用]分析，获得了各循环模式下的主要热力参数并分析比较了各自的热力性质．结果表明：带液氮预冷和前置式并联膨胀机预冷2种模式的热力性能最好，[火用]效率最高；对于膨胀机预冷循环，并联模式优于串联模式，前置式优于后置式．循环系统[火用]损失部位主要在压缩机、膨胀机和换热器，减小这3部分[火用]损失的途径有以下方面：改善循环，减小系统氦的质量流量；提高压缩机的等温效率、膨胀机的等熵效率；改善换热器的内部温度、温差、压力分布及物流分配．本研究为中国先进研究堆冷中子源氦制冷系统的设计提供了数值基础。     

金属钨中氦团簇扩散与形核特性的分子动力学研究

本文应用分子动力学方法模拟研究了氦团簇在金属钨中的扩散特性,得到了不同大小团簇的扩散系数,结果表明氦团簇越大,扩散越慢.氦团簇越大越容易激发出自间隙钨原子,且大的氦团簇只需要很低的钨基体温度即可激发.在金属钨中加入125个氦原子（氦浓度低于0.1%）,研究了氦团簇的形核特性.通过比较氦团簇、自间隙团簇和空位团簇3种缺陷的尺寸分布发现,氦团簇的尺寸在800 K达到最大值,其它两种缺陷尺寸随温度的增加而逐渐增大.     

冷中子源逆布雷顿循环氦制冷机性能分析和优化

运用能量守恒和(火用)分析方法,对冷中子源氦制冷逆布雷顿循环过程进行热力分析和(火用)分析.找出了系统(火用)效率和各部件(火用)损失随着压缩机压比、膨胀机等熵效率、跑冷量、换热器冷热流体平均温差变化的规律,并提出减小循环跑冷量、换热器内冷热流体温差,以及提高压缩机压比、膨胀机等熵效率、物料分配均匀度以提高循环性能和系统(火用)效率的措施.基于换热器内部冷热流体温差分布对循环性能影响的分析,设计了膨胀机预冷循环方案,该方案的(火用)效率相对于基本循环提高了24 %.     

平流层飞艇光伏电池传热特性

太阳能是平流层飞艇的理想能源,其热特性与飞艇浮力,蒙皮强度息息相关。准确预测飞艇的温度场是飞艇设计的重要步骤,但现有研究缺乏对太阳能电池的热特性分析。本文提出了一种包括太阳辐射,天空、地面长波辐射,蒙皮红外辐射和对流换热的飞艇模型,将几何模型离散化,编写C++程序计算了和分析了光伏电池的转化效率,吸收率、发射率、热阻和飞艇朝向对飞艇热性能、光伏阵列输出功率的影响。结果表明,较大的光伏阵列转化效率,发射率和等效热阻有利于改善飞艇“超冷”和“超热”现象的改善。光伏电池的辐射特性对光伏电池和氦气温度的影响最大：吸收率从0.5增加到0.9,主氦气囊昼夜温差升高约11.2K,光伏电池最高温度升高约29.8K;发射率0.1增加到0.9,主氦气囊昼夜温差降低约15.3K,光伏电池最高温度降低约50.2K。本文计算结果为飞艇的热稳定性的优化提供参考。     

返流法氦质谱检漏仪在冻干机检漏中的应用

本文主要介绍返流法氦质谱检漏仪在真空冷冻干燥机检漏工作中的应用．着重介绍其检漏原理、检漏方程式及测试结果，该法对大型真空设备检漏是有益的     

BEPCII超导螺线管磁体及低温系统热负荷分析

采用三维有限元和有限体积软件对北京正负电子对撞机重大改造项目(BEPCII)超导螺线管磁体(SSM)及低温冷却系统的主要设备进行了热负荷计算及分析.计算结果表明,在现有设计结构下,SSM超导磁体工作温度在4.5 K左右,满足性能要求;磁体及低温系统的总热负荷约120 W,同时还需要0.4 g/s的冷氦流冷却电流引线.从热负荷分布分析,由于磁体结构尺寸大,热辐射漏热为主要漏热;传输管线漏热占系统总漏热的10 %左右.计算结果为超导磁体低温系统的设计和进一步优化提供了依据.     

Detection of low enersy solar neutrinos by a two-phase cryosenic e-bubble detector

A new two-phase cryogenic neutrino detector using electron bubble （e-bubble） specifically in liquid helium is proposed and being developed for real time, high rate measurements of low-energy p-p reac- tion neutrinos from the sun. The e-bubble detector is a time projection chamber-like （TPC） tracking detector. The task of such a neutrino detector is to detect the ionization of the elastically scattered target electrons by incident neutrinos, and then to characterize their energy and direction and to dis- tinguish them from radioactive backgrounds. The ionization signals are expected to be small and hence undergo avalanche amplification in the saturated vapor above the liquid phase by gas electron multi- pliers （GEMs） at high gain. Higher granularity and intrinsically suppressed ion feedback give a good spatial resolution and are the major advantages of this technology. It should be possible to construct such a detector to track charged particles down to 100--200 keV in a massive liquid helium target with fractional millimeter spatial resolution in three-dimensional space, using the GEM-based TPC with a high-resolution CCD camera, for both the electronic and light readout.     

PKU-SCAF百瓦量级2K冷却流程循环方案

针对北京大学超导加速器实验装置（PKU-SCAF）中两个9壳超导加速腔的冷却问题进行了研究．以抽真空与节流相结合为基础，给出了几种超流氦冷却循环方式；分析了这几种方式的流程机理和冷却特性．结果表明，采用带有低温换热器和低压换热器的冷却循环方式，整个超流氦冷却循环具有制冷效率高、系统功耗小等优点．给出了该冷却循环方式的低温冷却系统的温熵图．     

激波作用下碳纤维混凝土的压敏性试验研究

对圆柱形碳纤维混凝土试样,在激波管上进行了冲击作用试验,研究试样在激波作用下的压敏性。试验结果表明,相比60 mm长的试样,电容更大的40 mm长试样在激波作用下其电阻变化的初始阶段出现了暂态效应,验证了试样电容决定暂态效应的严重程度,并且荷载的大小对暂态效应也有影响。在激波阶跃压力持续时间段,两种长度尺寸的试样的电阻变化均出现相应的稳定平台。在相同压力作用下,长度较大的试样电阻变化更大。试样的电阻变化能较好地反映试样的受载情况。     

热力学效应对液氮空化流动的影响

为了研究低温流体空化流动特性,采用数值计算的方法研究了液氮空化流动特性.计算中应用二次开发方法在商业软件CFX中引入修正的Kunz空化模型及能量方程,其物性参数随流场温度变化而不断更新.对绕翼型和对称回转体在液氮中的空化流动进行了计算,基于计算结果分析了热力学效应对空化特征的影响.结果表明,计算与实验的结果基本一致.当液氮工作温度接近临界点时,热力学效应更加显著.它主要表现在空穴变短、蒸气体积分数减少和汽液界面变得模糊.在空化产生的区域,流场的温度由于吸收蒸发潜热降低,在空穴尾部区域,空穴溃灭释放潜热而导致温度升高.同时发现,由于热力学效应温降在0.5～2.5K之间.     

辐照金属氦脆的微观机理及统计特性

用非平衡态统计物理方法研究在高温与中子辐照的环境中金属材料的氦脆化.首先建立了金属中氦泡的演化方程,在讨论氦泡成核和长大机理的基础上,求得了氦泡的成核与长大速率及涨落长大系数,最终导出了氦泡密度分布函数和金属发生氦脆断裂时的临界氦泡半径。     

钨基辐照材料纳米氦泡诱导位错成核的分子模拟

基于分子动力学模拟, 系统研究纳米氦泡的内压、孔径和温度对钨基辐照材料位错成核机理的影响. 首次采用微动弹性带 (nudged elastic band, NEB) 方法对氦泡诱导位错成核的能垒进行分析. 研究发现, 存在一个极限氦/空位比, 当氦/空位比超过该极限值时, 纳米氦泡通过内压驱动位错成核、位错竞争与反应、交滑移等微观机理生成并发射柱型位错环而长大;氦泡诱导位错成核所需的极限内压随温度的升高与氦泡的长大而减小, 氦/空位比的增加可以有效地降低位错成核所需的能垒.     

液氦超流转变温度复现性研究

利用液氦超流转变时超流氦（He Ⅱ）与正常氦（He Ⅰ）热导率突变的性质复现液氦超流转变温度T_λ。采用带毛细管结构的小型密封瓶,通过控温将微小热流通过小型密封瓶毛细管,实现毛细管中He Ⅰ/He Ⅱ两相共存,并使He Ⅰ/He Ⅱ界面停留在毛细管中,从而获得稳定、平坦的液氦超流转变温坪。利用毛细管热流对液氦超流转变温度的下压效应,得到不同热流的多个温坪,进一步利用外推法求得零热流下真实的T_λ值。24次液氦超流转变温度复现实验结果表明,标准偏差为0.022mK,证明了液氦超流转变温度具有良好的稳定性和复现性,推荐将液氦超流转变温度作为国际温标的固定点使用。     

Effects of helium on titanium films and the helium diffusion

Using direct current-magnetron sputtering, Helium-trapped Ti films with a He/Ar mixture was studied. The relative helium content, helium depth profiles for the Ti films and crystallization capacity were analyzed by Enhanced Proton Backscattering Spectrometry （EPBS） and X-ray diffraction （XRD）. It was found that helium diffusion enhanced as more helium trapping into Ti films, and the He holding ratios were 95.9%, 94.9%, 93.9%, 82.8% when the Ti films with the He/Ti of concentrations of 9.7 at.%, 19.5 at.%, 19.7 at.%, 48.3 at.% were measured again 4 months later, respectively. The diffraction peaks became weak and wider, the peak of （002） plane was shifted to smaller diffraction angles and the relevant interplanar spacing d（hk,） increased gradually as more helium trapping into Ti films. The main peak was made trending to the （101） plane by both higher deposition temperature and more helium trapping.     

温度对玻璃态胆甾相环硅氧烷液晶中分子分布的影响

研究了温度对玻璃态胆甾相环硅氧烷液晶中分子分布的影响。结果表明:在环硅氧烷液晶玻璃化转变温度附近(或以上)对其进行长期的热处理过程中,高度柔性硅氧烷主链链段的运动为介晶基元的运动提供了充分的自由空间;将玻璃态环硅氧烷液晶加热到清亮点温度以上,该液晶由各向同性流体迅速冷却时,只形成取向有序排列;含有对-烯丙氧基苯甲酸胆固醇酯(手性小分子液晶)的玻璃态环硅氧烷液晶在一定温度下进行辊压取向处理时,形成树枝状分叉的粘性指延结构,常温辐照不会破坏该结构。     

低温输送系统间歇泉现象实验研究

为研究低温输送系统的低温垂直管路中可能出现的间歇泉现象,采用液氮为工质,进行了间歇泉现象模拟实验研究.实验纪录了不同的管路结构及不同绝热结构条件下,管路出现的振动信号及管路温度分布,并将实验结果与Murphy曲线进行了对比.结果表明,管路的长径比和绝热结构对间歇泉现象的产生有较大的影响.     

氦原子基态解析波函数的研究

采用二元泛函变分的方法,求出氦原子基态能量和波函数．该方法比一元泛函变分法得到的结果更接近实验值．计算结果与实验值之差,比用传统方法缩小了１５％．