[发明专利]一种多工况运行模式下氦低温实验测试平台及方法

说明书

本发明属于低温超导技术，具体涉及一种多工况运行模式下氦低温实验测试平台及方法，测试平台，包括低温恒温器、设于低温恒温器内的氦槽和样品腔、设于氦槽内的换热器、与氦槽通过管道连接的液氦杜瓦，以及与氦槽通过管道连接的制冷机，方法中制冷机将产生的迫流液氦a、超临界氦b分别通过对应管道传输至氦槽中，制冷模式下，超临界氦b通过换热器进行热量交换，再传输至样品腔，经低温用户后传输至氦槽内，低温氦气c和常温氦气d再回传至制冷机的对应端。该平台及方法能够提供超临界氦制冷模式、两相迫流冷却氦液化模式以及混合模式等多工况运行条件，满足宽温区测试范围，可在线或离线检测低温用户，灵活性高，试验性强。

技术领域

本发明属于低温超导技术，具体涉及一种多工况运行模式下氦低温实验测试平台及方法。

背景技术

近年来，低温超导技术在基础学科研究中的广泛应用，极大地推动了低温工程的发展，大型磁约束托卡马克装置、超导加速器装置、超导磁浮列车都配套了大型氦低温系统。

目前世界上已有液化量从0.5L/h到几千L/h的氦液化装置，制冷量从几十瓦到几十千瓦的氦制冷机。

低温系统的冷却用户中，主要有超导磁体、超导线圈、低温泵、加料注入系统等构成，制冷机的制冷量和液化率决定了低温系统的规模大小。

由于在大科学装置中，以往的低温系统中低温用户的使用往往伴随着相关实验的进行，对于低温用户的参数性能测试具有极大的限制性。

低温用户如以材料性能测试为主，大部分材料在低温下常常表现出不同的物理行为。获得材料在低温区各温度点的物理性能数据才能认识材料随温度变化的物理现象，进而更深入地探索和了解材料在低温下的不同物理行为中的规律，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种多工况运行模式下氦低温实验测试平台，可依托低温系统制冷机产生大流量的液氦或超临界氦，同时在低温系统停机或出现故障时，也可对低温用户进行性能测试。

本发明的技术方案如下：

一种多工况运行模式下氦低温实验测试平台，包括低温恒温器、设于低温恒温器内的氦槽和样品腔、设于氦槽内的换热器、与氦槽通过管道连接的液氦杜瓦，以及与氦槽通过管道连接的制冷机；

所述的氦槽和制冷机之间设有四条管道，分别为氦常温传输管道、迫流液氦流质传输管道、氦低温传输管道和超临界氦流质传输管道；所述的超临界氦流质传输管道与所述的换热器入口连接；

所述的氦槽和样品腔之间设有三条管道，分别为样品腔低温流质传输管、迫流液氦样品腔传输管道和超临界氦样品腔传输管道；

所述的氦槽和液氦杜瓦之间设有两条管道，分别为液氦杜瓦传输管道和液氦杜瓦返流管道。

所述的氦常温传输管道，将氦槽内的常温氦气d传输制冷机的常温端；

所述的迫流液氦流质传输管道，将制冷机节流产生的迫流液氦传输到氦槽；

所述的氦低温传输管道，将氦槽内的低温氦气c传输到制冷机的低温端；

所述的超临界氦流质传输管道，将制冷机产生的超临界氦b传输到氦槽；

所述的样品腔低温流质传输管，将样品腔内的迫流液氦a或者低温氦气c传输至氦槽；

所述的迫流液氦样品腔传输管道，将氦槽内的迫流液氦a传输到样品腔；

所述的超临界氦样品腔传输管道，将氦槽内的超临界氦b传输至样品腔；

所述的液氦杜瓦传输管道，将液氦杜瓦内储存的迫流液氦a通过自增压方式压送至氦槽内；

所述的液氦杜瓦返流管道，将氦槽内的低温氦气c传输至液氦杜瓦中。