[发明专利]一种用来冷却高温超导部件的装置

摘要

本发明涉及一种用来冷却高温超导部件的装置。本发明利用氖气压缩机将循环氖气压缩到临界压力，然后通过冷氮气一级预冷和冷氦气二级预冷，将高压氖气冷却到超临界温度，作为制冷剂冷却高温超高发热部件。利用系统管道氖气压力传递机构将升温后超临界氖气增加的压力能传递给低压氖气，利用超临界氖气压力能的同时保证了系统运行安全。本发明引入超临界氖气作为高温超导部件的冷却媒介物，避免了利用常规液氮冷却高温超导部件，降低了系统运行成本。超临界氖气兼具液氖密度和气体流动性，具有较大的热容，可减小循环压缩机功率和制冷剂使用量，进一步降低装置成本。

主权项

1.一种用来冷却高温超导部件的装置，包括循环氖压缩机(1)、一级预冷换热器(8)、二级预冷换热器(10)、氦冷冻装置(11)、高温超导部件(13)、电加热器(16)、超临界氖气缓冲罐(17)、氖气补充罐(21)、氖气压力传递机构(23)、低压氖气缓冲罐(24)、系统PLC(34)、操作电脑(35)；其特征在于：所述的循环氖压缩机(1)出气口接一级预冷换热器(8)热端入口，一级预冷换热器(8)热端出口接一级预冷换热器热端出口氖气流量计(30)入口，用来计量循环氖气用量；循环氖压缩机(1)出气口与一级预冷换热器(8)热端入口之间依次接循环氖气压缩机出口止回阀(3)、循环氖气压缩机出口截止阀(7)；所述的一级预冷换热器(8)冷端入口接氦冷冻装置(11)冷氮气出口，一级预冷换热器(8)冷端出口接氮气管网，使复温后氮气(44)返回管网；所述的二级预冷换热器(10)热端进口通过二级预冷换热器截止阀(9)接氖气流量计(30)出口，二级预冷换热器(10)热端出口连接高温超导部件(13)入口、第一超临界氖气截止阀(12)入口；二级预冷换热器(10)冷端进口接氦冷冻装置(11)中氦膨胀机(64)出口，二级预冷换热器(10)冷端出口接氦冷冻装置(11)中氦循环压缩机(60)入口；所述的高温超导部件(13)出口接第二超临界氖气截止阀(14)入口；第一超临界氖气截止阀(12)出口、第二超临界氖气截止阀(14)出口连接电加热器(16)入口、第一氖安全阀(15)入口、超临界氖气缓冲罐(17)入口；超临界氖气缓冲罐(17)出口接超临界氖气缓冲罐出口截止阀(18)入口；第一氖安全阀(15)出口作为系统高压氖气排放口；所述的氖气压力传递机构(23)由活塞分隔成上下两个腔体，下腔体为升压超临界氖气腔，下腔体进口连接电加热器(16)出口、超临界氖气缓冲罐出口截止阀(18)出口、第二氖安全阀(19)入口、补充罐出口截止阀(20)入口；下腔体出口通过循环氖气压缩机进口截止阀(5)连接循环氖气压缩机(1)入口；上腔体为低压氖气腔，上腔体进口连接低压氖气缓冲罐(24)出口，上腔体出口连接循环回路调节阀(27)进口、压缩机前截止阀(58)入口；第二氖安全阀(19)出口作为系统高压氖气排放口；所述的压缩机前止回阀(59)进口连接压缩机前截止阀(58)出口，压缩机前止回阀(59)出口连接循环氖气压缩机进口截止阀(5)入口；氖气压力传递机构(23)上腔体入口和下腔体入口分别设置有第一压力传感器(33)、第二压力传感器(32)，通过逻辑比较运算控制循环回路调节阀(27)；低压氖气补充罐(24)顶部设置低压氖气安全阀(25)，低压氖气补充罐(24)入口通过中压氖气减压阀(26)接入中压氖气；循环回路调节阀(27)出口通过循环回路止回阀(28)接一级预冷换热器(8)热端入口；所述的补充罐出口截止阀(20)出口接氖气补充罐(21)入口，多余的氖气通过氖气补充罐(21)的氖气回收口导出系统，氖气补充罐(21)氖气补充口通过氖气补充罐入口截止阀(22)补充外部氖气；所述的系统PLC(34)收集第一压力传感器(33)、第二压力传感器(32)测量的压力数据、氖气流量计(30)测量的氖循环量数据，实时显示在操作电脑(35)的界面上；通过操作电脑(35)与系统PLC(34)配合控制循环氖压缩机(1)的启停、电加热器(16)的启停。