中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
介绍T量级水冷式螺线管线圈的结构设计及仿真研究工作。采用多层水冷结构设计,对不同温升导致的变形量进行计算并校核,最后利用POISSON程序对线圈磁场进行仿真计算。计算表明:最大温升60 ℃时,整个结构变形量小于0.07 mm,即探头相对位置变化量可小于0.1 mm;96.6 A电流加载时,中心区最大磁感应强度为1.5 T;0.01%精度轴向磁场宽度为40 mm,0.1%精度轴向磁场宽度为140 mm。从仿真结果来看,设计的水冷式螺线管线圈可满足磁场探头校准测量要求。
水冷式 螺线管线圈 探头校准 water-cooled solenoid calibration 强激光与粒子束
2023, 35(2): 024003
1 贵州中天爆破有限公司, 贵阳 550081
2 贵州省金沙县金钻爆破工程服务有限公司, 金沙县 551800
3 四川省攀枝花市公安局, 攀枝花 617000
4 雅化集团攀枝花鑫祥化工有限公司, 攀枝花 617100
火力发电站煤粉炉结焦, 是燃煤工业锅炉的普遍现象。贵州金沙黔北电站至建厂以来, 锅炉年平均结焦次数达52次之多, 严重影响电站的正常生产。为保证生产, 该电站3#锅炉大修期间采用爆破除焦。锅炉结焦多附着于煤粉炉水冷壁侧, 通过对爆破环境-炉膛空间, 煤粉炉结焦的形成原因和组成成分分析, 采用小药量0.6~1.5 kg、多频次裸露爆破。利用爆破直接破碎焦体的同时, 小药量多频次爆破振动使焦体脱离水冷壁除焦; 在施工中根据炉膛中结焦体所处位置不同, 采用水平支撑、预放滑竿和钢绳牵引3种不同的药包布置方式; 在安全措施方面提出了一次爆破作业时间控制在3 min以内, 出现意外采取相应的回收药包、冷却重新装药或在高温环境中等待自然爆炸等应急措施。通过精心设计、施工, 爆破取得了理想的效果, 为以后煤粉炉水冷壁爆破除焦, 提供了实践经验。
火电煤粉炉 锅炉结焦 水冷壁 裸露爆破 爆破除焦 coal-fired pulverized coal furnace boiler coking water cooled furnace wall exposed blasting blasting coke removal
1 招商局重庆交通科研设计院有限公司, 重庆 400067
2 贵州大学土木工程学院, 贵阳 550025
3 重庆市城市建设投资(集团)有限公司, 重庆 400023
为研究高温水泥砂浆在局部水冷作用后的损伤演化特征以及裂纹扩展情况, 在水泥砂浆试件中部钻孔, 将试件加热到200 ℃及400 ℃后向孔洞注水进行局部冷却。采用低场核磁共振技术(NMR)研究水泥砂浆试件在高温及局部水冷作用下的损伤行为。结果表明: 随着热处理温度的升高, 当试件局部水冷后, 小孔的孔径及含量不断增大, 而大孔径变化不是特别明显, 试件的损伤度也相应增大; 同时, 经高温及局部水冷处理后, 试件核磁共振成像灰度值的概率密度分布中的峰随温度的增大向右移动, 且温度越高, 概率密度分布函数对应的灰度值增幅越大, 与T2谱的变化一致。最后, 求解了水泥砂浆试件高温及局部水冷后的温度和温度应力的分布, 并基于最大拉应力准则求解了200 ℃和400 ℃后局部冷却水泥砂浆试件的裂纹萌发及扩展范围。当温度为200 ℃时局部水冷所产的温度应力不足以引起试件裂纹的萌生。
水泥砂浆 低场核磁共振技术 高温 局部水冷 热损伤 灰度值 裂纹扩展 cement mortar low field nuclear magnetic resonance high temperature local water cooling thermal damage gray value crack propagation
1 四川蜀道铁路投资集团有限责任公司, 成都 610000
2 贵州大学土木工程学院, 贵阳 550025
3 叙镇铁路有限责任公司, 泸州 646000
为了研究水泥砂浆反复经历高温及局部水冷作用后的损伤演化特征, 将水泥砂浆试件中部进行钻孔, 将试件加热到400 ℃并且向孔洞注水冷却至室温, 重复操作。采用低场核磁共振技术、数字声波仪器、数码显微镜分别研究了水泥砂浆试件在高温及局部水冷作用下的损伤行为。结果表明, 随着高温及局部冷却次数增多, 试件小孔孔径及数量不断增大, 而大孔孔径则减小, 试件在经过第一次处理后其性能劣化最明显, 且局部注水冷却使得孔洞周围的损伤大于其他部位。同时, 随着高温及局部冷却次数增多, 概率密度峰值所对应的灰度值增大并向右移动。另外, 高温弱化了胶凝材料与砂粒的胶结能力, 反复高温处理使得水泥浆与砂粒之间的胶结能力进一步削弱, 试件的波速减小, 但孔洞中注水冷却产生的温度应力使得胶凝材料与砂粒的胶结能力急剧下降, 温度骤降产生的温度应力对胶凝材料与砂粒间的胶结能力的影响远大于反复高温处理。
水泥砂浆 低场核磁共振 核磁共振成像 反复高温 局部水冷 损伤 灰度值 波速 cement mortar low field nuclear magnetic resonance nuclear magnetic resonance imaging repeated high temperature local water cooling damage gray value wave velocity
1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室,合肥 230029
2 深圳综合粒子设施研究院,深圳 518107
合肥先进光源(HALF)将建设成为1台第四代衍射极限储存环光源。HALF的引出光具有更高亮度,能给储存环带来更高的热负载。引光段需设置光子吸收器,以限定引出光的尺寸和吸收其余未使用的同步光,同时减少同步光热负载对储存环超高真空系统的影响。紧凑的衍射极限储存环的物理设计及光子吸收器与真空室连接方式的选择给光子吸收器的设计带来了一系列挑战。在插入式双片型吸收器结构的基础上,综合考虑吸收面形状、水冷结构、安装定位等因素,设计了一种基于CuCrZr材料、与真空室一体、无需单独定位的光子吸收器,并计算其位于弯转角2.74°的弯转磁铁下游光引出段处,被同步光照射的光斑尺寸和辐射功率;采用有限元分析方法对光子吸收器进行热力学模拟,得到辐照后的最高温度约为80 ℃,最大应力为20.8 MPa,最大热变形为0.05 mm。结合制作材料CuCrZr在高热负载下的许用准则,确定了光子吸收器结构的合理性。此研究为合肥先进光源中前端区光子吸收器的设计提供了重要的理论依据。
合肥先进光源 前端区 光子吸收器 直接水冷 有限元分析 Hefei Advanced Light Source facility front-end photon absorber water cooling finite element analysis 强激光与粒子束
2022, 34(10): 104007
强激光与粒子束
2022, 34(5): 055002
中国科学院 理化技术研究所 空间功热转换技术重点实验室, 北京 100190
设计了一种压电泵驱动闭式水冷回路传热系统, 压电泵采用双腔串联结构, 在150 V驱动电压下, 泵水流量达330 mL/min。为了分析水蒸气对压电泵驱动闭式水冷回路传热性能影响, 该文采用实验方法研究了不同充液率下压电泵驱动水冷回路的启动和稳态工作特点。实验结果表明, 闭式回路内压电泵在充液率大于0.895时才能启动。当充液率大于0.930时, 少量气相的存在对压电泵及传热系统的工作性能影响较小, 系统传热热阻小于0.2 ℃/W。
压电泵 充液率 两相 电子器件散热 水冷回路 piezoelectric pump filling ratio two phase heat dissipation of electronic device water cooling loop
1 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室, 江西 南昌 330063
2 南昌航空大学江西省图像处理与模式识别重点实验室, 江西 南昌 330063
3 江西省光电检测技术工程实验室, 江西 南昌 330063
4 南昌大学机电工程学院, 江西 南昌 330031
基于螺旋流道水冷技术提出一种新的千瓦级包层功率剥离器结构,并对其散热性能进行了研究。首先,将该结构与传统水冷式包层功率剥离器及热沉吸热式包层功率剥离器对比,验证了其实用性与优越性。其次,通过研究螺旋流道参量,发现热沉初始温度对剥离器的散热性能无明显影响,大直径的螺旋冷却管道及合适的冷却水初始温度将有利于散热。最后,实验发现在优化条件下该剥离器能有效剥离4200W以下的包层功率。在剥离1000W包层功率时,该剥离器温度峰值为300.49K、温度谷值为284.29K、温差为16.2K;同等功率下,相比于上述传统剥离器,其温度峰值最多降低了15.1%,温度谷值最多降低了10.3%,温差最多缩小了73.4%。
激光器 光纤激光器 包层功率剥离器 螺旋流道水冷 热效应 优化结构 激光与光电子学进展
2020, 57(23): 231407
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900;中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室,四川 绵阳 621900;中国工程物理研究院 研究生院,北京 100088
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900;中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室,四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
为了控制重频放大器的热致波前畸变,设计并加工了均匀冷却的背面水冷激活镜激光放大器,对放大器的热畸变特性开展了实验研究,实验发现在泵浦功率密度较高即重复频率达到10 Hz,平均功率密度达到200 W/cm2时,放大器的热畸变既影响远场分布又对近场产生显著的调制。近场的调制会给放大器带来较大的损伤风险。为了消除热畸变对近场的调制,首先对泵浦强度分布进行了匀化,然后对介质进行了边缘热平衡控制,消除了热畸变引起的近场调制。通过对上述因素的控制,采用水冷激活镜构型的四程放大器实现了在10 Hz频率下良好运行。在没有进行主动补偿的情况下,实现了远场焦斑优于5倍衍射极限的输出。
激光放大器 二极管泵浦激光器 热效应 水冷激活镜 laser amplifiers diode-pumped lasers thermal effects water-cooled active mirror 强激光与粒子束
2020, 32(1): 011010