玻璃钢杜瓦概念设计与阐述论文

玻璃钢杜瓦概念设计与阐述论文 玻璃钢杜瓦概念设计与阐述论文预读: 摘要：玻璃钢杜瓦是超导电抗器中的关键部件,为高温超导线圈提供所需的低温工作环境.分析了玻璃钢杜瓦对于超导电抗器的必要性;进行了玻璃钢杜

玻璃钢杜瓦概念设计与阐述论文 : 玻璃钢杜瓦概念设计与阐述论文预读摘要： ,. 玻璃钢杜瓦是超导电抗器中的关键部件为高温超导线圈提供所需的低温工作环境分析了玻 ;, 璃钢杜瓦对于超导电抗器的必要性进行了玻璃钢杜瓦的概念设计并对玻璃钢杜瓦进行了力 ,. 学分析及传热分析结果表明玻璃钢杜瓦的强度和静态低温热负荷满足设计要求 : 关键词 ;; 超导电抗器玻璃钢杜瓦高温超导线圈 1 ,13. 超导电抗器电抗调节特性良好在电力系统中的应用潜力巨大［－］玻璃钢杜瓦具有耐低 ,. 温、绝缘、低导热系数等优点在超导电抗器中用于盛装高温超导线圈和液氮在采用工作线 ,, 圈为常规线圈、电感调节线圈为高温超导线圈的电抗器中常规工作线圈采用油冷而高温超 .,. 导线圈采用液氮冷却为降低通过杜瓦对液氮产生的低温热负荷玻璃钢杜瓦采用真空结构 , 与在通常状况下使用的玻璃钢杜瓦不同用于超导电抗器的玻璃钢杜瓦外表面处于高于室温 (293K),(70K), 的约冷却油中而玻璃钢内部是过冷液氮温度因此玻璃钢杜瓦将由于温度梯度 .,. 产生较大的热应力此外作用在杜瓦上的压力差、重力载荷还将产生机械应力在满足强度要 ,. 求的前提下用于超导电抗器的玻璃钢杜瓦应具备尽可能低的低温热负荷 2 玻璃钢杜瓦介绍 21 ．材料用于制作超导电抗器的玻璃钢具有无磁、绝缘、低导热的特点以及良好的低温力 .,,, 学性能然而玻璃钢材料具有较高的出气率因此针对采用玻璃纤维增强环氧树脂复合材料 ,48. 制作的超导电抗器玻璃钢杜瓦可通过定期抽真空的方法维持杜瓦夹层的真空度［－］玻 , 璃纤维增强环氧树脂复合材料可采用玻璃纤维丝或自玻璃纤维带增强环氧树脂考虑到用于 , 超导电抗器的玻璃钢杜瓦尺寸较大采用玻璃纤维丝增强环氧树脂不仅缠绕的难度较大并且 , 缠绕的工作量巨大因此超导电抗器中的玻璃钢杜瓦采用玻璃纤维带增强环氧树脂复合材料 G10,11(XY,Z). 其力学参数和热导率如表、图所示、向为纤维方向向为纤维层间方向 222,, ．结构如图所示用于超导电抗器的玻璃钢杜瓦本体采用双层真空结构而封盖采用非真 ,U, 空结构封盖上平板和形圆环之间充满低导热系数轻质软材料以形成低传导热固体传热 ,.,, 的目的这种结构降低了封盖的制造难度杜瓦本体为双层结构外层用于真空保持内层用于 . 盛装液氮和高温超导线圈等冷质部件在内层的外表明包裹多层绝热材料以降低来自外层的 . 辐射热 3 玻璃钢杜瓦分析 313.: ．传热分析玻璃钢杜瓦的仿真模型如图所示液氮容器中液氮高度低于封盖下平面 20mm.,,() 杜瓦封盖内部充满轻质软材料杜瓦外层和内层之间为真空内层液氮容器外表面包 .0102040,323K9, 裹多层绝热材料当多层绝热材料包裹、、、层冷却油温为［］液氮温度为 70K,,70K132860W24701W15848W 对于整个液氮容器液氮的低温热负荷分别为．、．、．、 11722W., ．因此液氮容器外表面包裹多层绝热材料是必须的考虑到杜瓦内层和外层之间的距 ,40.440 离限制包裹的多层绝热材料定为层图是液氮容器外表面包裹层多层绝热的温度分 . 布云图图中显示杜瓦液 . 氮容器在液氮面以上部分具有较高的温度梯度 32(1)+ThermalStructural, ．结构分析机械应力完成传导辐射热分析之后将分析类型从转到 Solid70Solid185. 热分析单元被转为单元因为超导电抗器通电运行的过程中先后经历了抽 ,. 真空和降温因此首先对杜瓦进行压力差、重力作用下的机械应力分析在杜瓦外表面和液氮 1bar,98m/s2, 容器内表面施加压力定义重力加速度为．在液氮容器底部沿重力方向施加液氮 6kN.,, 和冷质部件的重力对模型的对称面施加对称约束对模型的下底面内侧环线施加全约束 .567052mm, 外环线施加重力方向的约束图、、的分析结果显示杜瓦最大变形约为．最大