一种2K液氦零挥发超导磁体低温系统技术方案

本发明专利技术公开了一种2K液氦零挥发超导磁体低温系统，其特征在于，包括真空室，其内设有一级换热器和一级冷屏，一级冷屏内设有二级换热器、二级冷屏、二级冷却器、一级冷却器，一级冷却器与预冷制冷机的一级冷头连接，二级冷却器与二级冷头连接，二级冷屏内设有三级换热器、超导磁体氦池；气源经一级换热器、一级冷却器与二级换热器的常压侧入口连接，二级换热器的常压侧出口经二级冷却器与三级换热器的常压侧入口连接，三级换热器的常压出口经节流装置与超导磁体氦池一端连接，氦池另一端与三级换热器连接；各级换热器的低压侧依次相连，真空泵的进气口与一级换热器连接，真空泵的排气口与气源连接，形成氦气闭循环。本系统大大提高了单机制冷量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低温与超导，具体涉及到一种2k液氦零挥发超导磁体低温系统。

技术介绍

1、在低温超导
，超导磁体一般采用常压液氦冷却，不论是大型氦液化器还是小型制冷机，超导磁体的温度一般控制在4.2k附近。但是，超导磁体的性能并没有充分发挥，尤其是以铌钛合金为基础的超导线圈，更低温度甚至2k温度可以显著提高性能。

2、当前依靠大型低温制冷机，虽然可以获得更低温度，但是高昂的成本严重限制了技术发展。

3、在许多超导磁体的应用场合，空间受到严格限制，超导磁体模组需要控制体积，需要低温系统小型化。当前可以获得极低温的制冷机，冷量普遍较小，在毫瓦量级，无法满足当前超导磁体瓦级使用条件。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中存在的技术问题，本专利技术设计全温区回热的可以在2k温区获得瓦级冷量的制冷组件，并结合热分析技术，设计优化针对超导磁体极低漏热恒温器，目的在于提供一种基于小型制冷机的2k液氦零挥发超导磁体低温系统，用于解决以上
技术介绍
介绍的问题。本专利技术通过合理的结构设计以提高制冷量，并通本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种2K液氦零挥发超导磁体低温系统，其特征在于，包括真空室(06)、预冷制冷机(11)、循环管路(12)、真空泵(13)、气源(14)；所述真空室(06)内设有一级换热器(01)和一级冷屏(05)，所述一级冷屏(05)内设有二级换热器(02)、二级冷屏(07)、二级冷却器(09)、一级冷却器(10)，所述一级冷却器(10)与所述预冷制冷机(11)的一级冷头连接，所述二级冷却器(09)与所述预冷制冷机(11)的二级冷头连接，所述二级冷屏(07)内设有三级换热器(03)、超导磁体氦池(04)、节流装置(08)；

2.根据权利要求1所述的2K液氦零挥发超导磁体低温系统，其特征在...

【技术特征摘要】

1.一种2k液氦零挥发超导磁体低温系统，其特征在于，包括真空室(06)、预冷制冷机(11)、循环管路(12)、真空泵(13)、气源(14)；所述真空室(06)内设有一级换热器(01)和一级冷屏(05)，所述一级冷屏(05)内设有二级换热器(02)、二级冷屏(07)、二级冷却器(09)、一级冷却器(10)，所述一级冷却器(10)与所述预冷制冷机(11)的一级冷头连接，所述二级冷却器(09)与所述预冷制冷机(11)的二级冷头连接，所述二级冷屏(07)内设有三级换热器(03)、超导磁体氦池(04)、节流装置(08)；

2.根据权利要求1所述的2k液氦零挥发超导磁体低温系统，其特征在于，所述二级冷却器(09)为无氧铜制作的高板翅形式，翅片高度和总翅片长度满足公式s＝0.036·q·h-0.75，δ≥3.6×10-4·h0.25；其中，q表示换热量，h表示翅片高度，s表示翅片累计总长度。

3.根据权利要求2所述的2k液氦零挥发超导磁体低温系统，其特征在于，所述二级冷却器(09)的翅片竖直放置，流固温差设计为0.02k，相邻翅片的间隙δ为最厚液模厚度的10倍以上。

4.根据权利要求1所述的2k液氦零挥发超导磁体低温系统，其特征在于，所述节流装置(08)为可调节的小孔型阀门，所述小孔型阀门的流动孔的最大孔径其中，qm为质量流量，m为气体摩尔质量，r为气体常数，p0为压力，t0为温度。

5.根据权利要求1所述的2k液氦零挥发超导磁体低温系统，其特征在于，所述一级换热器(01)、二级换热器(02)和三级换热器(03)均采用螺旋套管逆流形式传输流体，其中内管用于传输负压流体，内管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祥镇，杨向臣，陈子林，韩瑞雄，葛锐，李煜辉，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：