二硼化鎂超導電機低溫冷卻系統(tǒng)的設(shè)計與研究.pdf

1、超導電機是利用超導技術(shù)及超導材料研制的一種高性能電機，與傳統(tǒng)的電機相比具有效率高、能耗少、體積小、質(zhì)量輕等特點，具有很大的應(yīng)用市場而受到廣泛關(guān)注。二硼化鎂超導材料的臨界溫度為39K，是一種介于高溫超導材料和低溫超導材料之間的新型超導材料，在實際應(yīng)用中具有較大的可行性和經(jīng)濟性，存在著廣闊的應(yīng)用前景。低溫系統(tǒng)是超導電機最基本的系統(tǒng)之一，本文的研究目標是為二硼化鎂超導電機的研究提供低溫支持。
　　首先，本文通過對比分析幾種低溫工質(zhì)的物性

2、以及不同冷卻方式的優(yōu)缺點，確定了符合二硼化鎂超導電機要求的冷卻方式，設(shè)計出了多用途的低溫系統(tǒng)，確立了整體冷卻方案并設(shè)計出了符合低溫系統(tǒng)工作要求的低溫離心泵。采用數(shù)值模擬的方法對離心泵進行優(yōu)化設(shè)計，結(jié)果驗證了離心泵的理論設(shè)計方法對于低溫工況是適用的。研究了葉片出口角對低溫離心泵性能的影響，發(fā)現(xiàn)低溫工況下，后向葉輪離心泵β2A=22°～28°時效率較高。
　　其次，本文確定了冷頭換熱器的材料以及換熱器的形式——紫銅塊多通道冷頭換熱器。

3、對冷頭換熱器各結(jié)構(gòu)參數(shù)進行設(shè)計計算，并且進行多種方案的對比分析，從中選出了最佳設(shè)計方案。運用數(shù)值模擬軟件對換熱器進行仿真模擬，驗證了設(shè)計的合理性，所設(shè)計的冷頭換熱器性能良好。
　　然后，本文對低溫工質(zhì)氦氣經(jīng)過低溫系統(tǒng)各部件時的換熱進行了分析，建立了低溫系統(tǒng)冷卻以及冷量傳播過程的數(shù)學模型，通過一維動態(tài)模擬，得到了氦氣流經(jīng)各部件時的溫度分布以及各低溫部件的溫度隨時間的變化過程，預測了整個超導電機系統(tǒng)的降溫時間。
　　最后，本文通