Flüssiger Stickstoff-Überkühlungszyklus-Systemgeräte (kurz SLNCS) sind Kernbereichgeräte, die speziell für Kryomagnetische Oscillatoren (CPMU) entwickelt wurden. CPMU als Schlüssel-Einsatz für die dritte Generation der synchronen Strahlung Lichtquelle, die in der Flüssigstickstoff-Temperaturzone (ca. 82K) arbeiten muss, um die Magnetfeldspitze zu erhöhen (30% bis 50% höher als Vakuum-Intrososcillatoren) und die Coherenz (mehr als 50% höher), um eine höhere Helligkeit der synchronen Röntgenlicht zu erhalten. SLNCS sorgt für einen effizienten Betrieb der CPMU durch die Bereitstellung einer stabilen überkühlten Stickstoffkühlquelle
SLNCS erfüllt die anspruchsvollen Anforderungen an CPMUs mit folgenden Schlüsselfunktionen:
TemperaturregelungÜberkühlflüssiger Stickstoff-Ausgangsbetriebstemperatur 78 ~ 80K, Temperaturgenauigkeit von ± 0,2K, Import-Ausgangstemperatur ≤ 3K, um sicherzustellen, dass die CPMU-Magnettemperatur stabil ist.
DurchflussregelungArbeitsvolumen-Durchfluss 9,7 L / min, Regulierungsbereich 2,0 ~ 19,4 L / min, kann flexibel angepasst werden, um verschiedene Wärmebelastung Bedürfnisse durch Flüssigstickstoffpumpe Frequenzumrichter.
DruckregelungArbeitsdruck 0,3 MPa (Messdruck), Regulierungsbereich 0,15 ~ 0,5 MPa, Druckschwankungen ≤ ± 7,5 kPa, um flüssigen Stickstoff einphasige Überkaltstabilität zu gewährleisten.
KühlkapazitätMaximal verfügbare Kühlleistung 1300W, um den Wärmebedarf der CPMU bei hoher Last zu erfüllen.
Flüssiger Stickstoff Überkühlung Kreislaufsystem Ausrüstung
SLNCS verwendet Normaldruckflüssigen Stickstoff (77,36K) als Kältequelle, hauptsächlich durchTieftemperaturkühlschrank、VentilkastenundVakuum-Isolierung RohreZusammensetzung:
Tieftemperaturkühlschrank: System-Kern, integrierte Kälteversorgung und Kreislaufantriebskomponenten, einschließlich Kühlkasten-Duwa, flüssiger Stickstoff-Pumpen, Überkühlwärmetauscher, automatische Drucksteuerung usw.
VentilkastenVerantwortlich für die Durchflussregelung und die Ersatzfunktion, die Verteilung von flüssigem Stickstoff durch ein Kryotemperaturventil gesteuert wird, kann bei einem Ausfall der Kühlkammer auf eine Ersatzquelle von flüssigem Stickstoff gewechselt werden, um den kontinuierlichen Betrieb der CPMU zu gewährleisten.
Vakuum-Isolierung RohreVerbinden Sie Kältekasten, Ventilkasten und CPMU, um Kälteverluste zu reduzieren und eine Effizienz bei niedrigen Temperaturen zu gewährleisten.
Der von der CPMU abgeströmte überhitzte flüssige Stickstoff gelangt über eine Vakuumrohrung in den Kälteraum und wird von einer flüssigen Stickstoffpumpe verdruckt;
Flüssiger Stickstoff nach dem Aufdruck in den überkalten Wärmeaustauscher, mit dem regulären Druck flüssiger Stickstoff in der Kühlkammer Duwan Wärmeaustausch, um den überkalten Zustand (78 ~ 80K) wiederherzustellen;
Überkühlter Stickstoff fließt in die CPMU nach der Regulierung des Ventilkastens und absorbiert die Magnetwarme;
Der flüssige Stickstoff nach der Wärmeabsorption kehrt in den Kälteraum zurück, um den Zyklus zu beenden.
Der Kälteraum ist der Kern des flüssigen Stickstoffzirkulationssystems und alle wichtigen Komponenten sind in den Kälteraum integriert. Die Rolle des Ventilkasses ist die Verteilung von überkühltem Stickstoff, der von der Kühlkammer bereitgestellt wird, durch das Öffnen und Schließen der einzelnen Tieftemperaturventile in der Ventilkasse, um die Menge an überkühltem Stickstoff, der der CPMU zugeführt wird, auf einem geeigneten Wert zu regeln; Gleichzeitig kann die Ventilkasse bei einem Ausfall der Kältekammer die Rolle der Isolierung von Normaldruckflüssigem Stickstoff und Gasflüssigkeit für die CPMU zur Verfügung stellen, um den Eintritt in den Kreislauf als einphasiger Strom für den temporären Betrieb der CPMU bei niedrigen Temperaturen zu gewährleisten.
Die Kühlkammer besteht aus der Kühlkammer-Dua und der oberen Abdeckung. Der Oberdeckel besteht aus einem Oberdeckel, einem Überkühlwärmetauscher, einer flüssigen Stickstoffpumpe, einer automatischen Druckregelung, einem Steuerventil, einem Druck- und Temperaturmesssensor und anderen Sicherheitskomponenten. Das Ventilgehäuse besteht hauptsächlich aus Vakuumbehältern, Tieftemperaturpneumatischen Ventilen, manuellen Tieftemperaturventilen, Anschlussleitungen und anderen Sicherheitsmesskomponenten. Dreidimensionale Konstruktion von Kühlschranken und Ventilschranken wie in Abbildung 4 dargestellt 3.1 Kühlschrank Duva
Die Kühlkammer Dual ist eine Vakuum-Isolierung Quadrat Dual Struktur, Dual speichert eine bestimmte Menge von Normaldruck flüssiger Stickstoff, durch die Verdampfung von Normaldruck flüssiger Stickstoff für das System zur Verfügung zu stellen, die Menge an Kälte. Der Arbeitsdruck des Innenzylinders beträgt 0,25 MPa, das Material ist SUS304, die Größe ist φ850 mm, die Dicke ist 2 mm und die Unterseite ist eine Abdichtungsstruktur. Die Zwischenlage ist Vakuum, der Außenzylinder hält 0,1 MPa Außendruck, das Material ist SUS304, nach der Konstruktionsberechnung und ANSYS-Simulation, die Größe ist φ 950 mm, die Dicke ist 4 mm, die Unterseite ist die Dichtungsstruktur.
FunktionSpeicherung von flüssigem Stickstoff unter normalem Druck, um eine kalte Quelle für den überkalten Wärmetauscher bereitzustellen.
Die automatische Druckregeleinrichtung ist ein Kernbauteil des flüssigen Stickstoff-Kreislaufsystems, bei dem der gesamte Kreislaufdruck des Kreislaufsystems erzeugt und gesteuert wird, so dass der flüssige Stickstoff im einphasigen Überkühlzustand des Kreislaufs steht. Die automatische Druckregeleinrichtung umfasst Druckbehälter, Flüssigkeitsregelungsventile und Entgassungsventile, Heizungseinrichtungen, Druckmessungen und -steuerungen, Druckleitungen und Sicherheitskomponenten. Die automatische Druckregeleinrichtung sollte einen gewissen Druck aufrechterhalten. Dieser Druck muss deutlich höher sein als der gesättigte Dampfdruck des Refluxstickstoffs, um sicherzustellen, dass der Refluxstickstoff zu kalt ist und keine Blasen entstehen. Die automatische Druckregeleinrichtung ist mit einem Heizer ausgestattet, der einen hohen Druck in der automatischen Druckregeleinrichtung durch den flüssigen Stickstoff im Behälter beheizt, die automatische Druckregeleinrichtung ist durch eine Leitung mit dem Kreislaufsystem verbunden und den Druck in das Kreislaufsystem überträgt, der Druck beträgt 0,15 ~ 0,5 MPa (Metrodruck), die entsprechende Sättigungstemperatur beträgt 86 ~ 96K. Der normale Arbeitsdruck beträgt 0,3 MPa (Metrodruck).
Während des Zirkulationsprozesses wird der flüssige Stickstoff im Zirkulationssystem aufgrund eines gewissen Systemlecks langsam reduziert. Wenn der flüssige Stickstoff in der automatischen Druckregelung auf den eingestellten Wert reduziert wird (von einem Flüssigkeitsmesser überwacht), wird der flüssige Stickstoff-Speichertank aufgefordert, den flüssigen Stickstoff in der automatischen Druckregelung zu füllen. Der Arbeitsdruck des Druckbehälters beträgt 0,15 bis 0,5 MPa, der übliche Arbeitsdruck beträgt 0,3 MPa und die Konstruktionsdruckbeständigkeit beträgt 1,0 MPa. Material SUS304 mit einer Kapazität von 18 L.
ZusammensetzungEnthält 18L Druckbehälter (SUS304, Druckbeständigkeit 1,0MPa), Flüssigkeits-/Entgassungsventil, Heizung und Drucksensor.
PrinzipienDurch Erhitzen des flüssigen Stickstoffs im Behälter erhalten Sie einen Druck von 0,15 bis 0,5 MPa (häufig 0,3 MPa), um sicherzustellen, dass der zirkulierende flüssige Stickstoff einphasig überkalt ist; Die Flüssigkeit wird automatisch erflüssigt, wenn der Niveau unter dem eingestellten Wert liegt, um die Stabilität des Systems zu gewährleisten.
AuswahlDie Zentrifugalpumpe BNCP-30G000 von Barber-Nichols Inc. ist für die Durchflussregelung mit Frequenzumrichtern geeignet.
LeistungMaximaler Durchfluss 33L/min, maximale Hubhöhe 43m Flüssigstickstoffsäule, kann den Gesamtwiderstand des Systems 63kPa überwinden (entlang des Widerstands 49kPa + lokaler Widerstand 14kPa), um die Anforderungen der Durchflussregelung zu erfüllen.
Material und Struktur: Violett Kupferrohr (φ25 × 2) aus einer Spiralscheibe mit einer Länge von 27,6 m (mit 1,3-fachem Rand), einem Spiraldurchmesser von 800 mm, insgesamt 11 Runden.
LeistungWärmeaustauschfläche: 1.429m², hoher Druck flüssiger Stickstoff im Rohr und normaler Druck flüssiger Stickstoff außerhalb des Rohrs, Eingangstemperatur 83K, Ausgangstemperatur 80K, erfüllen die 3K Wärmeaustausch Temperaturdifferenz Anforderungen.
Das System wurde offline und online getestet und erfüllt alle Leistungsstandards:
Druckstabilität24h Druckschwankungen ≤2kPa (gut, wenn der Druckbehälterpiegel von 30% ~ 40% kontrolliert wird), Offline-Testdruckschwankungen von nur 1,825kPa.
Temperatur und DurchflussTemperaturunterschied bei Import und Ausgang < 3K, Temperaturgenauigkeit ± 0,2K, Durchflussregelungsbereich von 2,0 bis 19,4 L / min.
FehlerredundanzDas Ersatzsystem kann bei einem Ausfall der Kühlschranke nahtlos geschaltet werden, um den ununterbrochenen Betrieb der CPMU zu gewährleisten.
SLNCS erfüllt nicht nur die Kühlbedürfnisse von Permanentmagnetoscillatoren mit niedriger Temperatur (CPMU), seine hochpräzise Temperatur- und Druckregelungskapazität eignet sich auch für Geräte wie Monochrome für synchrone Strahlungslichtquellen, die die Grundlage für nationale technische Durchbrüche in den relevanten Bereichen bildet und die Schlüsselausrüstung für internationale Forschung und Anwendung von synchronen Strahlungslichtquellen ist.
