傳導(dǎo)冷卻的10T超導(dǎo)磁體恒溫器設(shè)計(jì)及二級(jí)脈管制冷機(jī)研制.pdf

1、目前，超導(dǎo)技術(shù)廣泛應(yīng)用于能源、信息、交通、科學(xué)儀器、醫(yī)療技術(shù)、國防和重大科學(xué)工程等領(lǐng)域。據(jù)超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)峰會(huì)的預(yù)計(jì)，到2020年超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的市場份額將達(dá)到1500～2000億美元，因此超導(dǎo)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有非常廣闊的市場空間。
　　相比于液氦冷卻的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，制冷機(jī)直接冷卻的超導(dǎo)磁體具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，再加上近年來世界范圍內(nèi)液氦資源的緊缺與匱乏，進(jìn)一步促進(jìn)了制冷機(jī)直接冷卻超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的發(fā)展。隨著脈管制冷機(jī)性能的不斷

2、提高，其制冷性能已經(jīng)可以與G-M制冷機(jī)相媲美：同時(shí)由于脈管制冷機(jī)在冷端無運(yùn)動(dòng)部件，因此具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、機(jī)械振動(dòng)低、噪音小；電磁干擾低，受磁場影響小、可靠性高、使用壽命長等。因此脈管制冷機(jī)被越來越多的用到超導(dǎo)磁體冷卻系統(tǒng)中。
　　本文回顧了制冷機(jī)直接冷卻的超導(dǎo)磁體發(fā)展歷史和最新研究進(jìn)展，分析了制冷機(jī)類型、回?zé)岵牧?、布置形式?duì)制冷機(jī)直接冷卻超導(dǎo)磁體性能的影響，設(shè)計(jì)了一臺(tái)用于冷卻10T超導(dǎo)磁體的恒溫器并研制了與之相

3、配的液氦溫區(qū)二級(jí)脈管制冷機(jī)。主要工作如下：
　　1、完成了制冷機(jī)直接冷卻的10T超導(dǎo)磁體恒溫器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了磁體的強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)，介紹了二元電流引線的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程、位置布置以及超導(dǎo)磁體的失超保護(hù)措施，最后詳細(xì)計(jì)算了制冷機(jī)兩個(gè)冷頭所需的熱負(fù)荷。
　　2、研制了與之相配的二級(jí)液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)單元，并對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)調(diào)試，該制冷機(jī)在4.04K可提供0.6W制冷量，同時(shí)在43.6K可提供20W制冷量，可滿足恒溫器的熱負(fù)荷設(shè)計(jì)需