过冷态超流氦及其液氮在窄缝中的传热特性的研究.pdfVIP

占童銮望奎堂堡主堂垡堡塞 一一—————————————————j堕呈 过冷态超流氦及液氮在窄缝中的传热特性研究 摘要 过冷态超流氦作为低温下一种主要的冷剂，被广泛地应用于超导 磁体，空间远红外望远镜等低温设备。它奇特的传热特性一直为研究 者所关注。 在过冷态超流氦的应用中经常会遇到狭小空间中换热的情况，特 别是在用于超导磁体的冷却中。因此研究过冷态超流氦在狭小空间中 ’、 的传热特性是十分重要的。j本文中就平行窄缝及G—M通道中的传热 ／ 特性进行了理论研究与数值模拟。另外，对液氮在平行窄缝中的传热 做了实验研究。 在过冷态超流氦的沸腾传热中存在着三态共存(超流氦，正常态 液氦和气氦)的现象。在这种情况下可以用二步相变模型来描述其传 热特性。7本研究中对窄缝传热及G—M通道传热中的九转变热流给出 了基于一维模型下的理论计算式，且将之与相应的实验数据进行了比 对。同时对窄缝结构尺寸及放置角度对窄缝中过冷态超流氦沸腾传热 ／ 的影响进行了讨论。并针对其传热机理，给出了相应的关系式。性比 对了平行窄缝，G—M通道和大池沸腾传热的实验数据之后，根据理 论分析及计算提出了窄缝中核态沸腾区独有的正常态液氦层及气氦 层的发展模型。并用之解释了窄缝传热与大池传热中核态转变热流的 差异。 摘要 在理论分析的基础上，对平行窄缝中过冷态超流氦九转变前的瞬 态传热进行了数值模拟计算。考虑到窄缝尺寸的无量纲数H／L对传热 、 的影响，计算是在二维空间中进行的。结果显示窄缝的厚度H对窄缝 的温度场及速度场的发展都有一定的影响；并分析了窄缝中超流体速 度场及常流体速度场产生旋涡的情况。 ／ 另外，这里对液氮的平行窄缝稳态传热进行了实验研究。(实验分 成饱和态液氮及过冷态液氮核态沸腾传热两部分。实验着重研究了窄 缝长度项及窄缝厚度项对窄缝传热的影响，且讨论了过冷度对窄缝中 核态沸腾起始热流的影响。并将实验数据与已有的实验关联式进行对 比， 关键词：超流氦，液氮，窄缝，G—M通道，传热，数值模拟 圭塑銮望盔兰堡主兰堡堡塞—————————————————————————塑墨 OFSUBCOOLED TRANSFER HEAT AND HELIUM SUPERFLUID LIQUID SPACE NARROW IN NITROGEN ABSTRACT coolant Subcooled amain helium(HeIIp)is superfluid isuseda of inlow fi