Circulating system of thermostatting for rotary heat exchanger with single phase hydrogen

Abstract

Использование Nb 3 Sn и Nb 3 Ge в качестве сверхпроводящих материалов для изготовления сверхпроводниковых обмоток возбуждения позволяет повысить температуру в зоне криостатирования до водородных температур. Для уменьшения влияния повышения давления на тепловую стабилизацию сверхпроводника, происходящего от воздействия центробежного ускорения на теплоотдачу от сверхпроводника к криоагенту при свободной конвекции и кипении, может быть применен циркуляционный поток однофазного вещества при сверхкритических параметрах. Разработана комбинированная математическая модель циркуляционного контура криотурбогенератора, состоящая из элементов с распределенными и сосредоточенными параметрами. Представлены математические модели рекуперативного теплообменного аппарата с кипением криоагента в межтрубном пространстве и радиационного теплообменного аппарата с распределенными параметрами. Приведены результаты численного эксперимента для циркуляционного водорода. Показано, что при использовании водорода тепловая нагрузка криогенной установки на температурном уровне 18 К составляет 186 Вт, температура водорода при изменении расхода от 0,05 кг/с до 0,2 кг/с возрастает лишь на десятые доли градуса. Для всех исследованных режимов теплообмена характерны достаточно высокие значения коэффициента теплоотдачи α i , находящиеся в пределах от 2000 Вт/ (м 2 •К) до 2120 Вт/ (м 2 •К). Ключевые слова: криостатирование, сверхпроводники, теплообмен, коэффициент теплоотдачи, математическая модель.