超导储能系统用电流引线的优化设计

摘要

电流引线是超导装置的重要组成部分,直接关系到低温系统的稳定运行以及冷却成本。论文分析了目前国内外电流引线优化设计理论的研究现状,针对不同冷却方式,介绍了一些成熟的优化计算方法,并对二元高温超导电流引线的优化设计方法进行了总结。基于变截面电流引线的优化设计思想,本文提出了一种改进方法,为一个超导储能系统分别设计了传导冷却与气冷两种冷却方式下的变截面电流引线,并进行了实验测量,证明了设计方法的准确性和有效性。最后对论文工作进行了总结和展望。

目录

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 超导电性与超导储能技术

1.3 电流引线概述与研究现状

1.4 本论文的主要研究内容

1.4.1 课题的目的和意义

1.4.2 论文的主要内容

第二章 电流引线的优化设计方法

2.1 电流引线的传热分析

2.1.1 传热学基础

2.1.2 引线的传热分析

2.2 相关材料的热物理性质

2.3 一元铜电流引线的优化设计方法

2.3.1 传导冷却电流引线的优化设计方法

2.3.2 气冷电流引线的优化计算方法

2.4 二元传导冷却高温超导电流引线的优化设计

2.4.1 截流点温度的确定

2.4.2 高温超导线材载流能力

2.4.3 铜电流引线优化设计

2.4.4 铜电流引线和超导段连接结构形式

2.4.5 界面热阻

2.4.6 低阻接头

2.5 本章小结

第三章 变截面电流引线的优化设计

3.1 变截面传导冷却电流引线的漏热分析与优化设计

3.1.1 引线长度一定时,引线低温端总漏热与引线截面积之间的变化规律

3.1.2 在不同大小的S_(av)下,漏热随引线长度的变化规律

3.1.3 引线导热路径的延伸

3.2 气冷变截面电流引线的优化设计计算方法

3.3 本章小结

第四章 电流引线工程设计实例与实验研究

4.1 变截面电流引线设计实例

4.1.1 超导带材临界电流特性测试系统的气冷变截面电流引线

4.1.2 SMES储能系统二元高温超导电流引线设计

4.2 电流引线温度场测量实验

4.2.1 实验系统构成

4.2.2 实验步骤

4.2.3 实验数据与分析

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 研究展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况