CN106971807A - 一种大型超导磁体电流引线高效率组装式换热器结构 - Google Patents

一种大型超导磁体电流引线高效率组装式换热器结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型超导磁体电流引线高效率组装式换热器结构，包括有低温端铜块、换热器套筒、铜芯棒换热器、主体换热器、测量线通道、常温端铜块，所述主体换热器的内部两端分别设有多个铜芯棒换热器安装孔、中间为翅片型换热器，各个铜芯棒换热器安装孔内分别嵌入安装有一个铜芯棒换热器，主体换热器的中心设有测量线通道，测量诊断线可从测量线通道中穿过，主体换热器的两端分别焊接有低温端铜块、常温端铜块；所述铜芯棒换热器包括有线切割出气体通道的铜棒，铜棒内安装有不锈钢棒，铜棒的两端分别焊接有不锈钢固定片；所述主体换热器外套装有换热器套筒。本发明的换热效率大大提升，大大提高了LOFA时间。

Description

一种大型超导磁体电流引线高效率组装式换热器结构
技术领域
本发明属于热核聚变领域，涉及一种大型超导磁体电流引线高效率组装式换热器结构。
背景技术
热核聚变将为人类提供取之不尽的清洁能源，国际热核聚变试验堆（ITER）计划将在未来十年内建成。高温超导电流引线为其巨型低温超导磁体供电，同时连接室温(300K)与低温（4.5K）,换热器段连接高温超导端及室温铜头端，换热器段直接与进口50K的氦气进行换热冷却，与铜导体换热后于室温终端出口温度约300K，通过流量计后最终流回到低温系统。换热器段运行温度为65K-300K。ITER电流引线的设计参数上对于50K氦气的流量与压差有明确的限定要求，因此需要设计湿周界大的高效换热器，同时需要控制氦气压差在要求的范围之内。与换热器相关的另一个指标是LOFA时间，要求在全电流、失冷情况下，整个LOFA时间内电流引线高温超导叠不会失超。综合上述各种因素，使得该类机构的设计困难较大。
发明内容
本发明提供了一种大型超导磁体电流引线高效率组装式换热器结构，与常规换热器相比，该换热湿周界明显增大，压差明显减少，热沉作用更大，LOFA时间更长。
本发明采用的技术方案如下：
一种大型超导磁体电流引线高效率组装式换热器结构，其特征在于：包括有低温端铜块、换热器套筒、铜芯棒换热器、主体换热器、测量线通道、常温端铜块，所述主体换热器的内部两端分别设有多个铜芯棒换热器安装孔、中间为翅片型换热器，各个铜芯棒换热器安装孔内分别嵌入安装有一个铜芯棒换热器，主体换热器的中心设有测量线通道，测量诊断线可从测量线通道中穿过，主体换热器的两端分别焊接有低温端铜块、常温端铜块；所述铜芯棒换热器包括有线切割出气体通道的铜棒，铜棒内安装有不锈钢棒，铜棒的两端分别焊接有不锈钢固定片；所述主体换热器外套装有换热器套筒。
所述的一种大型超导磁体电流引线高效率组装式换热器结构，其特征在于：所述铜芯棒换热器的外表面切割有真空钎焊工艺槽，铜芯棒换热器通过真空钎焊工艺槽与主体换热器焊接在一起。
所述的一种大型超导磁体电流引线高效率组装式换热器结构，其特征在于：所述主体换热器的两端分别开有EBW焊接工艺槽，主体换热器通过EBW焊接工艺槽与低温端铜块和常温端铜块焊接到一起。
本发明的原理是：
本发明设计了一种高效率、高LOFA时间的组装式换热器，两端设计有组装式铜芯棒换热器，铜芯棒换热器可嵌入主体换热器内部，根据需要其可嵌入较多的铜芯棒换热器，因此其换热器湿周界更高，可以达到同尺寸换热器的几倍，换热效率大大提升；且该结构热沉更大，可大大提高了LOFA时间；同时该结构换热器流道简单且比较短，因此其具有更低的压差。
本发明的优点是：
（1）本发明具有相当高的换热器湿周界，换热效率更高，所需冷却气体流量更少；
（2）本发明发流道较短且简单，压差较小，对低温制冷剂的要求更低，能耗更小；
（3）本发明的具有大体积的热沉，在冷却气体故障时，电流引线在无冷却的情况下不会过热损害，LOFA时间更长。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为铜芯棒换热器和主体换热器的装配结构示意图。
图3为铜芯棒换热器的外部结构示意图。
图4为芯棒换热器的剖视图。
图5为芯棒换热器的左视图。
其中，图中标号：1－低温端铜块，2－换热器套筒，3－铜芯棒换热器，4－主体换热器，5－测量线通道，6－常温端铜块，7－不锈钢固定片，8－不锈钢棒，9－不锈钢固定片，10－真空钎焊工艺槽，11－铜棒，12－气体通道。
具体实施方式
参见附图1-4，一种大型超导磁体电流引线高效率组装式换热器结构，包括有低温端铜块1、换热器套筒2、铜芯棒换热器3、主体换热器4、测量线通道5、常温端铜块6，主体换热器3的内部两端分别设有多个铜芯棒换热器安装孔、中间为翅片型换热器，各个铜芯棒换热器安装孔内分别嵌入安装有一个铜芯棒换热器3，主体换热器4的中心设有测量线通道5，测量诊断线可从测量线通道5中穿过，主体换热器4的两端分别焊接有低温端铜块1、常温端铜块6；铜芯棒换热器3包括有线切割出气体通道12的铜棒11，铜棒11内安装有不锈钢棒8，铜棒11的两端分别焊接有不锈钢固定片7、9；主体换热器4外套装有换热器套筒2。
铜芯棒换热器3的外表面切割有真空钎焊工艺槽10，铜芯棒换热器3通过真空钎焊工艺槽、真空钎焊工艺与主体换热器4焊接在一起。
主体换热器4的两端分别开有EBW焊接工艺槽，主体换热器4通过EBW焊接工艺槽、EBW焊接工艺与低温端铜块1和常温端铜块6焊接到一起。

Claims (3)

1.一种大型超导磁体电流引线高效率组装式换热器结构，其特征在于：包括有低温端铜块、换热器套筒、铜芯棒换热器、主体换热器、测量线通道、常温端铜块，所述主体换热器的内部两端分别设有多个铜芯棒换热器安装孔、中间为翅片型换热器，各个铜芯棒换热器安装孔内分别嵌入安装有一个铜芯棒换热器，主体换热器的中心设有测量线通道，测量诊断线可从测量线通道中穿过，主体换热器的两端分别焊接有低温端铜块、常温端铜块；所述铜芯棒换热器包括有线切割出气体通道的铜棒，铜棒内安装有不锈钢棒，铜棒的两端分别焊接有不锈钢固定片；所述主体换热器外套装有换热器套筒。
2.根据权利要求1所述的一种大型超导磁体电流引线高效率组装式换热器结构，其特征在于：所述铜芯棒换热器的外表面切割有真空钎焊工艺槽，铜芯棒换热器通过真空钎焊工艺槽与主体换热器焊接在一起。
3.根据权利要求1所述的一种大型超导磁体电流引线高效率组装式换热器结构，其特征在于：所述主体换热器的两端分别开有EBW焊接工艺槽，主体换热器通过EBW焊接工艺槽与低温端铜块和常温端铜块焊接到一起。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2598036A (en) * 2020-07-08 2022-02-16 Ge Prec Healthcare Llc High temperature superconducting current lead assembly for cyrogenic apparatus
CN117711695A (zh) * 2023-12-15 2024-03-15 中国科学院合肥物质科学研究院 一种具有连接段的大型高温超导电流引线双流道换热器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101740887A (zh) * 2009-10-23 2010-06-16 中国科学院等离子体物理研究所 用于大电流引线高温超导段与阻性换热器之间的连接件
CN103259233A (zh) * 2013-04-17 2013-08-21 中国科学院等离子体物理研究所 一种用于电流引线的主动冷却型室温终端
CN106449005A (zh) * 2016-09-27 2017-02-22 中国科学院合肥物质科学研究院 一种液氮迫流冷却型电流引线的换热器组件

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101740887A (zh) * 2009-10-23 2010-06-16 中国科学院等离子体物理研究所 用于大电流引线高温超导段与阻性换热器之间的连接件
CN103259233A (zh) * 2013-04-17 2013-08-21 中国科学院等离子体物理研究所 一种用于电流引线的主动冷却型室温终端
CN106449005A (zh) * 2016-09-27 2017-02-22 中国科学院合肥物质科学研究院 一种液氮迫流冷却型电流引线的换热器组件

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周挺志等: "ITER电流引线关键部件设计与分析", 《低温物理学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2598036A (en) * 2020-07-08 2022-02-16 Ge Prec Healthcare Llc High temperature superconducting current lead assembly for cyrogenic apparatus
GB2598036B (en) * 2020-07-08 2022-10-12 Ge Prec Healthcare Llc High temperature superconducting current lead assembly for cyrogenic apparatus
US11961662B2 (en) 2020-07-08 2024-04-16 GE Precision Healthcare LLC High temperature superconducting current lead assembly for cryogenic apparatus
CN117711695A (zh) * 2023-12-15 2024-03-15 中国科学院合肥物质科学研究院 一种具有连接段的大型高温超导电流引线双流道换热器
CN117711695B (zh) * 2023-12-15 2024-06-11 中国科学院合肥物质科学研究院 一种具有连接段的大型高温超导电流引线双流道换热器

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