[发明专利]一种双冷屏负压低温换热器测试装置

说明书

本发明涉及一种双冷屏负压低温换热器测试装置，属于超低温技术领域。包括：低温冷箱及外部设备。所述的低温冷箱由箱体、液氮及液氦冷屏、4.5K液氦槽、1.8K超流氦槽、被测换热器、加热器及气动调节阀组成。所述的外部设备由液氮及液氦杜瓦、氦气钢瓶、气柜、手动调节阀、加热器、常温减压泵及真空泵组成。通过真空泵抽真空减少冷箱内气体导热，设置双冷屏减少辐射漏热，氦气钢瓶为液氦杜瓦提供供液动力并可调节进入4.5K液氦槽的压力，气柜可对4.5K液氦槽蒸发的氦气进行回收，在被测换热器入口设置旁通阀可减小高压路流量，从而实现实验的偏工况运行。本发明可以多工况进行实验，具有结构简单、操作可靠、可控制变量参数等优势。

技术领域

本发明涉及一种低温换热器测试装置，尤其是涉及一种双冷屏负压低温换热器测试装置。

背景技术

超流氦系统在核聚变及高能物理等领域应用广泛，超流氦几乎无粘，很容易渗透到磁体内部，能够迅速消除热扰动。使用超流氦来冷却超导磁体和加速器能够提高稳定性,减少能量消耗和运行成本。超流氦热导率非常高，导热性能远高于金属，具有优良的流动和传热性能，在许多应用场合，常常用其冷却超导磁体。超流氦低温系统一般包括一套4.5K氦低温系统和一套1.8K/2K超流氦低温子系统。超流氦低温子系统主要包括冷压机/常温泵和负压换热器。超流氦制冷系统一般采用三种方式对氦浴减压：常温真空泵、冷压机，及常温泵与冷压机混合。

负压换热器作为超流氦系统的关键设备，直接影响整个系统的性能。它的作用主要是回收负压氦气的冷量，提高超流氦系统的效率及超流氦得率。不同于普通换热器，负压换热器的应用条件更苛刻，对效率和压降的要求也更高，且须考虑变物性的影响等因素，所以其设计也更加复杂。

另一方面，有关超流氦系统负压换热器设计的核心数据及技术主要由国外换热器企业掌握。国内换热器设计目前能够使用的传热及压降关联式大多为空分实验所得到的，直接应用到超流氦系统会有较大误差，因此开展负压换热器的实验及研究，对于打破国外垄断，发展我国超流氦低温技术有着重要的意义。

发明内容

本发明要解决的问题是通过建立负压低温换热器的通用实验装置，能够对不同类型换热器、不同工况进行大范围实验，能够对负压低温换热器的传热及压降性能进行验证及分析，为超流氦低温技术的发展提供基础。

本发明的上述技术问题是通过下述方案得以解决的。

本发明涉及一种双冷屏负压低温换热器测试装置，所述的双冷屏负压低温换热器测试装置包括低温冷箱和外部设备，所述的低温冷箱包括箱体(1)、上端盖(2)、液氮冷屏(11)、液氦冷屏(12)、4.5K液氦槽(13)、1.8K超流氦槽(14)、被测换热器(9)、第一加热器(15)、第二加热器(16)及低温气动调节阀(8)，上端盖(2)固定连接于箱体(1)上部，所述的外部设备由液氮杜瓦(3)、液氦杜瓦(4)、氦气钢瓶(5)、气柜(18)、手动调节阀(10)、第三加热器(17)、常温减压泵(6)以及对冷箱进行抽真空的真空泵(7)组成。

所述的一种双冷屏负压低温换热器测试装置，液氮冷屏(11)固定连接于箱体(1)内壁，液氦冷屏(12)与液氮冷屏(11)同心安装并安装于液氮冷屏(11)内侧。

一种双冷屏负压低温换热器测试装置，4.5K液氦槽(13)吊装于上端盖(2)并位于冷箱的上部，被测换热器(9)安装于4.5K液氦槽(13)的下部，第二加热器(16)固定安装于4.5K液氦槽(13)与被测换热器(9)之间的管道外，1.8K超流氦槽(14)吊装于上端盖(2)，位于被测换热器(9)的下部，被测换热器(9)与1.8K超流氦槽(14)之间安装有低温气动调节阀(8)，此处实现节流减压功能，加热器(15)安装于1.8K超流氦槽(14)的下部，位于冷箱的最底部。

一种双冷屏负压低温换热器测试装置，液氮杜瓦(3)、液氦杜瓦(4)及氦气钢瓶(5)的出口分别安装有手动调节阀(10)。