設(shè)計(jì)相關(guān)中期檢查

畢設(shè)中期報(bào)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(dòng)特性計(jì)算與測(cè)量研究?jī)?nèi)容研究高溫超導(dǎo)電纜內(nèi)冷卻介質(zhì)的流動(dòng)與傳熱性能模擬電纜實(shí)際結(jié)構(gòu)，構(gòu)建含有內(nèi)芯的波紋管實(shí)驗(yàn)臺(tái)按照電纜的實(shí)際工況設(shè)定實(shí)驗(yàn)運(yùn)行條件，進(jìn)行冷卻介質(zhì)溫度與壓力測(cè)量建立仿真模型，進(jìn)行模擬計(jì)算時(shí)間工作內(nèi)容完成情況2014.12完成選題，熟悉項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容√2015.01-2015.02文獻(xiàn)調(diào)研，撰寫開題報(bào)告√2015.03-2015.05完成實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)與加工設(shè)備儀器測(cè)試液氮運(yùn)行試驗(yàn)過冷系統(tǒng)與波紋管試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)加工儀器采購與測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)加工設(shè)備儀器測(cè)試液氮運(yùn)行試驗(yàn)過冷系統(tǒng)波紋管實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)加工設(shè)備儀器測(cè)試液氮運(yùn)行試驗(yàn)溫度計(jì)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)溫度計(jì)需要一個(gè)較高的精度溫度計(jì)測(cè)量值需要保持一致使用MATLAB、LABVIEW軟件分別進(jìn)行插值驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，最終將溫度計(jì)測(cè)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(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)加工設(shè)備儀器測(cè)試液氮運(yùn)行試驗(yàn)溫度計(jì)編號(hào)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(jì)標(biāo)定真空檢漏測(cè)試第一次檢漏報(bào)告檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)遠(yuǎn)端真空腔內(nèi)三通卡套接口使用噴槍將氦氣噴入實(shí)驗(yàn)臺(tái)管道入口（即低溫閥前入口）>e-6，出現(xiàn)警報(bào)后立刻停止檢漏，準(zhǔn)確漏率未知；重新開啟檢漏儀時(shí)極限漏率達(dá)到e-2，此時(shí)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(diǎn)在近端還是遠(yuǎn)端，或兩處均有漏點(diǎn)一開始的抽真空測(cè)試，發(fā)現(xiàn)真空度達(dá)到e-3量級(jí)后很難再抽下去在對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行試運(yùn)行實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，通入液氮后真空度變差，確認(rèn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(diǎn)將實(shí)驗(yàn)臺(tái)返回加工廠將其更換為VCR接口第二次檢漏，真空良好，實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以投入運(yùn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)加工設(shè)備儀器測(cè)試液氮運(yùn)行試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)真空監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)驗(yàn)前-常溫遠(yuǎn)端1.6e-2近端4.0e-4實(shí)驗(yàn)后-低溫遠(yuǎn)端4.5e-3近端1.9e-4過冷系統(tǒng)測(cè)試兩級(jí)冷卻首級(jí)常壓77K，次級(jí)負(fù)壓70K實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)加工設(shè)備儀器測(cè)試液氮運(yùn)行試驗(yàn)過冷流程過冷系統(tǒng)測(cè)試在杜瓦的底部和液氮液面分別安裝溫度計(jì)，檢測(cè)底部和液面的液氮溫度抽空過程中兩支溫度計(jì)的示數(shù)持續(xù)同步下降溫度測(cè)量?jī)x無法讀取73K以下溫度最終測(cè)量值能夠達(dá)到目標(biāo)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)加工設(shè)備儀器測(cè)試液氮運(yùn)行試驗(yàn)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(yùn)行試驗(yàn)為了檢驗(yàn)儀器性能，嘗試性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)安裝溫度計(jì)，測(cè)量沿程溫度安裝差壓計(jì)和壓力變送器，測(cè)量管內(nèi)壓差實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)加工設(shè)備儀器測(cè)試液氮運(yùn)行試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)差壓計(jì)取壓口與熱陰極電離真空規(guī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)論實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)加工設(shè)備儀器測(cè)試液氮運(yùn)行試驗(yàn)內(nèi)波紋管各測(cè)點(diǎn)溫度隨時(shí)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(shí)驗(yàn)臺(tái)本身漏熱嚴(yán)重，管內(nèi)為氣液兩相流，以及溫度計(jì)測(cè)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(shí)驗(yàn)認(rèn)為使用的溫度計(jì)存在問題，對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定檢測(cè)，后返回購買單位進(jìn)行檢修，并更換一批新的溫度計(jì)；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)論管內(nèi)壓降巨大，偏離理論值，原因推測(cè)為實(shí)驗(yàn)時(shí)通入實(shí)驗(yàn)臺(tái)的為氮?dú)?，并非液氮，因?yàn)樽栽鰤汗迌?nèi)的液氮本身處于飽和狀態(tài)，加上金屬軟管和實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(shí)驗(yàn)臺(tái)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(cè)點(diǎn)，其余測(cè)點(diǎn)溫度均高于入口壓力下的飽和溫度，也可驗(yàn)證處管內(nèi)流體為氮?dú)?，由于氮?dú)饬魉佥^大，因此壓降遠(yuǎn)大于對(duì)應(yīng)質(zhì)量流量下的液氮壓降。在實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)時(shí)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的真空度，通入低溫后發(fā)現(xiàn)真空度變大，進(jìn)一步驗(yàn)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(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)加工設(shè)備儀器測(cè)試液氮運(yùn)行試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)全管壓差隨時(shí)間變化關(guān)系第二次液氮運(yùn)行試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)真空監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)驗(yàn)前-常溫遠(yuǎn)端1.6e-2近端4.0e-4實(shí)驗(yàn)后-低溫遠(yuǎn)端4.5e-3近端1.9e-4嘗試性質(zhì)的液氮運(yùn)行試驗(yàn)按實(shí)際實(shí)驗(yàn)進(jìn)行連接，包括過冷系統(tǒng)、流量計(jì)和壓力變送器等嘗試一種簡(jiǎn)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(yùn)行實(shí)驗(yàn)的目的，是驗(yàn)證更換VCR接口后實(shí)驗(yàn)臺(tái)在低溫下仍然具備良好的真空條件試驗(yàn)過程真空檢測(cè)結(jié)果如