百米級(jí)冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、自從發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)體(HTS)，HTS電力應(yīng)用的可能性一直強(qiáng)烈地吸引著各工業(yè)化國家。從目前看來，HTS電力電纜的應(yīng)用研究發(fā)展較快，極有可能首先廣泛運(yùn)用于電力系統(tǒng)中。和常規(guī)電纜相比，高溫超導(dǎo)電纜具有體積小，重量輕，損耗低和傳輸容量大等優(yōu)點(diǎn)，采用高溫超導(dǎo)電纜輸送電力是解決城市用電密度高、建設(shè)用地緊張的最佳輸電方案，有著廣闊的市場(chǎng)前景。高溫超導(dǎo)電纜是高溫超導(dǎo)技術(shù)的重要應(yīng)用之一，它集成了超導(dǎo)材料、電纜、低溫制冷、電力工程等多學(xué)科技術(shù)。
　　

2、 本文詳細(xì)描述了30米高溫超導(dǎo)電纜系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、設(shè)計(jì)方案以及對(duì)制冷系統(tǒng)主要設(shè)備，對(duì)低溫系統(tǒng)的能量以及各實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。比較了各種低溫制冷系統(tǒng)的優(yōu)劣，通過對(duì)比分析及各個(gè)國內(nèi)外運(yùn)行情況的調(diào)研，并且研究了國內(nèi)外各種大型氦制冷系統(tǒng)的進(jìn)展，選用了氦制冷系統(tǒng)來達(dá)到本工程的制冷量，為整個(gè)百米級(jí)高溫超導(dǎo)電纜制冷系統(tǒng)的方案選擇作出了初步的確立。通過對(duì)對(duì)百米級(jí)高溫超導(dǎo)電纜的各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行熱力學(xué)分析及優(yōu)化計(jì)算，對(duì)制冷循環(huán)的各冷卻級(jí)和換熱器進(jìn)行熱平衡

3、分析，同時(shí)給出了各狀態(tài)點(diǎn)的設(shè)計(jì)參數(shù)，并且給出了氦制冷循環(huán)的性能指標(biāo)及其不可逆損失。所有這些制冷循環(huán)的分析結(jié)果是制冷機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，制冷機(jī)中的主要設(shè)備，如換熱器、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、閥門、低溫液氮泵、緩沖罐等的設(shè)計(jì)、選型參數(shù)都來自于熱力學(xué)分析優(yōu)化的結(jié)果。
　　 本文主要對(duì)氦制冷系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，如螺桿壓縮機(jī)組、板翅式換熱器、透平膨脹機(jī)、低溫液氮泵、控制閥門、緩沖罐等的選型和設(shè)計(jì)作了論述。給出了螺桿壓縮機(jī)的特性、性能評(píng)價(jià)指標(biāo)、螺桿壓縮機(jī)組的

4、流程組織以及螺桿壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)選型參數(shù)。論述了低溫板翅式換熱器的設(shè)計(jì)，包括翅片的選取、通道的分配、換熱系數(shù)及阻力的計(jì)算、換熱器面積的計(jì)算等。同時(shí)論述了影響換熱器效率的幾個(gè)因素。本章還給出了透平膨機(jī)和低溫液體泵以及真空泵的設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)結(jié)果。最后并說明了緩沖罐的作用及工作原理。
　　 本論文研究是以百米級(jí)高溫超導(dǎo)電纜的制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究為主要內(nèi)容，給出了氦制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì)算結(jié)果，希望為我國百米級(jí)高溫超導(dǎo)電纜的低溫系統(tǒng)的研究做出一