Температурное состояние и максимально допустимые токовые нагрузки сверхпроводящего токопривода с гальваническими токовводами

• Автор: Гуглина, Лариса Леонидовна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 223 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .

Глава первая. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Сведения о сверхпроводящих кабелях .

. Криостатирование сверхпроводящих кабелей .

. Выводы, задачи исследования

Глава вторая. МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫЙ ТОК СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ТОКОПРОВОДА

2. Схемы криостатирования сверхпроводящего токо

провода
. Система уравнений для токонесущей системы токопровода и критерии максимально допустимого тока . Внешние характеристики элементов токонесущей
системы
. Тепловая задача для жилы .
. Тепловая задача для токоввода .
. Пережог токоввода
. Тепловая задача для переходного участка .
. Определение коэффициента теплоотдачи в элементах токонесущей системы .
. Формулы для расчета максимально допустимого тока
2Ю.Влияние теплообмена на максимально допустимый
2II. Максимально допустимый ток опытного участка СПКЮО и установки СПКМ. Выбор схемы криостатирования .
2. Расчет максимально допустимого тока сверхпроводящего токопровода на ЭВМ
2. Метод теплового расчета сверхпроводящего токопровода ПО
2. Выводы
Глава третья. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО СОСТОЯНИЯ И МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМОГО
ТОКА НА УЧАСТКАХ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ТОКОПРОВОДА
. Установка трехфазного сверхпроводящего токопровода с общим электромагнитным экраном ЗСПК
. Установка однофазного коаксиального сверхпроводящего токопровода 1СПКМ
. Результаты эксперимента по определению максимально допустимого тока 1СПКМ и сопоставление с расчетом
. Датчики, измерительные приборы. Анализ погрешностей измерений .
. Выводы .
Глава четвертая. ТЕМПЕРАТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО
ТОКОПРОВОДА ПРИ НАЛИЧИИ ЗАСТОЙНОГО ГЕЛИЯ В ПРОСТРАНСТВЕ ВНУТРЕННЕЙ ЖИЛЫ
. Физическая модель теплопереноса по застойному.
. Экспериментальное определение эквивалентного
дифференциального коэффициента теплопроводности
. Температурное состояние и формула для максималь ной температуры жилы .
. Экспериментальная проверка формулы для расчета максимальной температуры жилы
. Расчет максимальной температуры жилы СПКЮО .
. Выводы
Заключение.
1итература.
Приложение I. Оценка влияния переменности К и сС на лереходном участке на аксиальный тепловой поток в селении токовводжила
Приложение 2. Оценка погрешности в определении Аэкв, связанной с допущением о постоянстве Аэкв по длине
канала.
Приложение 3. Оценка погрешности в определении экв,
связанной с допущением .
Приложение 4. Суммарная погрешность разработанного в циссертации метода определения Аэкв из экспериментальных данных.
приложение 5. ларактеристика токоЕЕОда.
ВВЕДЕНИЕ


Увеличение поперечного сечения токоввода уменьшает джоулев нагрев, но увеличивает теплопроводность. Для неохлаждаемого токоввода, на концах которого поддерживаются температуры 4,2 К и 0 К, минимальный удельный теплоприток в холодную зону криостата равен мВтА . Чтобы снизить теплоприток со стороны токоввода, его следует охлаждать. Выполнены исследования криостатных токовводов , охлаждаемых потоком гелия, который испаряется за счет тепла, поступающего в жидкий гелий со стороны токовводов. Если токоввод выполнен ИЗ меди, ДЛЯ которой отношение Рзоок Х, то параметр 3. ВтА . Приведенное значение минимального теплопритока соответствует случаю, когда на охлаждение токоввода поступает весь гелий, испарившийся в криостате вследствие теплопритоков по самому токовводу. Для крупных криогенных энергетических систем, криостатируемых рефрижераторными установками, может оказаться выгодным часть испарившегося гелия направлять в теплообменники рефрижератора, а не на токовводы. Минимальный удельный расход энергии на компенсацию теплопритоков в гелиевую зону криостата равен 0, ВтА . Это значение теплопритока соответствует токовводу с идеализированной системой отвода тепла на всех температурных уровнях. Предполагалось, что тепло, подводимое на температурный уровень Т,компенсируется холодильной машиной, работающей по циклу Карно. Энергетические затраты на компенсацию теплопритоков по токовводам сверхпроводящих устройств, рассчитанные в с учетом зависимости к. ВтА. В работе выполнен анализ токовводов с переменным количеством охлаждающего газа. Получены зависимости энергозатрат и теплопритоков со стороны токоввода от расхода на токоввод. Систематизация полученных экспериментальных и теоретических результатов, описание имеющихся конструкций токовводов выполнено в работах , . При расчете стационарных режимов сверхпроводящих кабелей возникают проблемы, частично рассмотренные ниже, которые имеют место,с одной стороны, для любого типа кабеш с искусственным охлаждением, а с другой стороны, для любого сверхпроводящего энергетического устройства СП машины, СП магниты. Метод расчета обычных кабельных систем с искусственным охлаждением разработан рабочей группой исследовательского комитета С1СЯЕ . Этот метод можно использовать для весьма приближенного расчета стационарного режима криогенных кабелей, поскольку он не учитывает важных особенностей этого типа кабелей. Расчет температурных состояний в стационарных режимах сверхпроводящих кабельных систем выполнялся в работах , . Расчеты выполнены на ЭВМ. Влияние концевых устройств на температурное состояние кабеля не учитывалось, что оправдано для кабельных систем значительной длины от нескольких километров и выше. В работах , произведен расчет токовводов сверхпроводящего кабеля, и выполнен анализ режимов охлаждения токовводов. Тепловой поток от токоввода поглощается расходом гелия, охлаждающим жилу кабеля, и создает,таким образом,дополнительную рефрижераторную нагрузку на криогенную установку . При таком подходе не учитывается локальный характер действия теплового потока со стороны токоввода на токовую жилу. Температурное состояние сверхпроводящего кабеля при протекании заданного тока и максимально допустимого тока в работах , не рассчитывается. Таким образом, токонесущая способность сверхпроводящего кабеля приближенно может быть оценена по известной температурной зависимости критического тока жилы и заданных параметрах потока криоагента давлении, температуре, расходе на входе в кабель. Для точного расчета токонесущей способности максимально допустимого тока необходимо рассчитать температурное состояние кабеля с учетом действия всех теплопритоков, причем должен быть учтен локальный характер теплопритока со стороны токоввода. Учет локального характера действия теплового потока со стороны токоввода и определение условия термической стабильности сверхпроводящей циркуляционной системы произведен в . Условие термической стабильности или выражение для максимально допустимого тока получено при существенных упрощающих предположениях.