The supercooling box, cooling system and cooling method of phase change heat exchange for superconducting cables include: supercooling box; the phase change heat exchanger and supercooling heat exchanger placed in the supercooling box, the phase change heat exchanger includes a connecting chamber, one or more condensing tubes connected with the upper end of the connecting chamber, and a vaporizing tube connected with the lower end of the connecting chamber, and the condensing tube is connected with the cold head of the refrigerator There is the first liquid nitrogen in the heat exchanger, and there is the second liquid nitrogen in the subcooling box. The vaporizing tube and the subcooling heat exchanger are immersed in the second liquid nitrogen. The liquid inlet and outlet of the subcooling heat exchanger are respectively connected with the two ends of the liquid nitrogen circulation channel of the superconducting cable, and the first liquid nitrogen in the phase change heat exchanger is transformed between the liquid and the gas state, so as to release the liquid nitrogen heat of the superconducting cable repeatedly \u3002 The invention utilizes the advantages of large vaporization latent heat of liquid nitrogen, through the vaporization heat absorption mechanism of liquid phase and condensation heat release mechanism of gas phase, to achieve the purpose of high-efficiency transmission of heat load from superconducting cable to refrigerator.
【技术实现步骤摘要】
超导电缆用相变换热过冷箱、冷却系统以及冷却方法
本专利技术涉及超导电缆
,具体地说,涉及一种超导电缆用相变换热过冷箱、冷却系统以及冷却方法。
技术介绍
在超导电缆系统中,热负荷是影响稳定运行的重要因素,热负荷主要来源于终端漏热、波纹管恒温器漏热、交流损耗生热以及泵阀漏热,诸多环节造成漏热量非常大。超导电缆液氮循环流冷却不仅给超导材料提供70K的工作温区,同时及时带走上述热负荷产生的热量,避免发生热量积聚,导致超导电缆失超。制冷系统作为超导电缆重要子系统之一,直接关系到超导电缆运行效率和安全可靠性,是超导电缆能否工业化应用的关键之一。过冷箱是超导电缆制冷系统中的关键设备,其主要由制冷机、过冷换热器、冷头换热器、冷箱杜瓦、控制阀门等组成。过冷换热器把管内高温液氮的热量传给管外的冷媒(液氮),冷媒中的热量被冷头换热器带走,以保持冷媒的低温。通过自然对流实现热量传递冷却高温超导电缆的液氮,使超导电缆液氮温度降低,防止超导电缆失超。现有技术中,过冷箱中冷头换热器一般由无氧铜盘管组成,有如下缺点:(1)由于无氧铜导热系数较小,冷头换热器需要很大的换热面积,换热器空间利用率较小。制冷机故障时,冷头温度升高,将外界热负荷通过面积增大的冷头换热器反向传递至超导电缆,使超导电缆系统温度升高,进而失超。(2)对于长距离高温超导电缆系统,系统漏热较大,换热量较大,无氧铜盘管式过冷箱无法满足超导电缆系统低温要求。(3)一旦超导电缆故障导致热负荷突然增大,因无氧铜导热效率低,不能快速将热负荷 ...
【技术保护点】
1.一种超导电缆用相变换热过冷箱,包括过冷箱、置于过冷箱内的过冷换热器,在过冷箱内充有第二液氮,过冷换热器浸泡在第二液氮中,且过冷换热器的进液口和出液口分别与超导电缆液氮循环通道的两端连通,其特征在于,还包括:/n置于过冷箱内的相变换热器;/n其中,相变换热器包括连接腔室、一根或多根与连接腔室上端连通的冷凝管,以及与连接腔室下端连通的汽化管,所述冷凝管与制冷机的冷头连接,在相变换热器内充有第一液氮,/n所述汽化管则部分或全部浸泡在所述第二液氮中,/n其中,通过对过冷箱内增压和/或对相变换热器减压,使过冷箱内的压力大于相变换热器中压力,使得相变换热器内的第一液氮的沸点低于过冷箱内的第二液氮的沸点,流入过冷换热器的超导电缆的液氮的热量经过相变换热器的汽化管加热第一液氮,使达到沸点的第一液氮汽化吸热,转化为氮气,氮气上升至冷凝管中放热液化转化为第一液氮,并重新回落至汽化管内。/n
【技术特征摘要】
1.一种超导电缆用相变换热过冷箱,包括过冷箱、置于过冷箱内的过冷换热器,在过冷箱内充有第二液氮,过冷换热器浸泡在第二液氮中,且过冷换热器的进液口和出液口分别与超导电缆液氮循环通道的两端连通,其特征在于,还包括:
置于过冷箱内的相变换热器;
其中,相变换热器包括连接腔室、一根或多根与连接腔室上端连通的冷凝管,以及与连接腔室下端连通的汽化管,所述冷凝管与制冷机的冷头连接,在相变换热器内充有第一液氮,
所述汽化管则部分或全部浸泡在所述第二液氮中,
其中,通过对过冷箱内增压和/或对相变换热器减压,使过冷箱内的压力大于相变换热器中压力,使得相变换热器内的第一液氮的沸点低于过冷箱内的第二液氮的沸点,流入过冷换热器的超导电缆的液氮的热量经过相变换热器的汽化管加热第一液氮,使达到沸点的第一液氮汽化吸热,转化为氮气,氮气上升至冷凝管中放热液化转化为第一液氮,并重新回落至汽化管内。
2.如权利要求1所述的超导电缆用相变换热过冷箱,其特征在于,
所述过冷箱的外壳为杜瓦的形式。
3.如权利要求1所述的超导电缆用相变换热过冷箱,其特征在于,
相变换热器的汽化管及冷凝管是无氧铜管。
4.如权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱红亮,夏芳敏,叶新羽,高翠芳,
申请(专利权)人:富通集团天津超导技术应用有限公司,
类型:发明
国别省市:天津;12
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