高溫超導(dǎo)電纜交流損耗熱測(cè)法研究.pdf

1、高溫超導(dǎo)電纜的交流損耗是表征高溫超導(dǎo)材料性能的一個(gè)重要參數(shù)，它的存在會(huì)加重制冷系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，直接關(guān)系到高溫超導(dǎo)電纜的運(yùn)行效率及經(jīng)濟(jì)效益。交流損耗的準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)高溫超導(dǎo)電纜的應(yīng)用具有重要意義。熱測(cè)法是測(cè)量高溫超導(dǎo)電纜交流損耗的主要方法之一，該方法主要關(guān)心系統(tǒng)內(nèi)的液氮溫度及壓力的變化。作為系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)，液氮的穩(wěn)定循環(huán)是超導(dǎo)電纜低溫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要條件，若液氮的溫度過(guò)高(超過(guò)77K)可能出現(xiàn)汽化。如果汽化現(xiàn)象發(fā)生，電纜的絕緣性能大大降低容易被

2、擊穿；電纜本體的表面?zhèn)鳠崮芰夯倔w溫度會(huì)升高，容易導(dǎo)致失超；循環(huán)壓力會(huì)迅速升高，容易引起爆炸事故。
　　在超導(dǎo)電纜系統(tǒng)中，溫度的變化主要受熱負(fù)荷的影響，而熱負(fù)荷主要來(lái)源于終端漏熱、恒溫器漏熱、泵閥漏熱等，過(guò)冷液氮破流冷卻超導(dǎo)電纜可以及時(shí)帶走這些熱量。為了模擬低溫系統(tǒng)中的液氮溫升問(wèn)題，本文首先建立了三維30 m長(zhǎng)過(guò)冷液氮在恒溫器內(nèi)迫流冷卻超導(dǎo)電纜的模型，利用FLUENT軟件模擬了單相及三相電纜系統(tǒng)內(nèi)液氮溫度場(chǎng)在不同流量、終端漏熱

3、、交流損耗、恒溫器漏熱等工況條件下的變化情況。在30 m電纜中，液氮的壓降是非常小的，可認(rèn)為其內(nèi)部液氮壓力是均一穩(wěn)定的，為了進(jìn)一步研究系統(tǒng)內(nèi)壓力的變化，本文又建立了二維1 km長(zhǎng)的模型，模擬了單相及三相電纜系統(tǒng)內(nèi)液氮在給定上述4個(gè)量時(shí)的溫度場(chǎng)并研究了進(jìn)出口壓力差的情況，并將仿真結(jié)果與理論計(jì)算值進(jìn)行了比較分析。
　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫超導(dǎo)電纜交流損耗的快速、精確測(cè)量，本文建立了高溫超導(dǎo)電纜交流損耗的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用電測(cè)法測(cè)量了超導(dǎo)電纜