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高温超导感应加热技术及应用浅谈

发布日期:2021-09-16 01:01浏览次数:
本文摘要:一、产业技术应用于背景交通领域中轻量化对节能降耗、提升运力具备十分最重要的意义,据考据,用于铝合金材料可减少装备质量60%以上。随着铝型材部件机械强度的提升,特别是在是铝合金材料能有效地提高部件的耐腐蚀性和静态挽回刚性,以及便于出厂后重复使用等最重要价值,铝合金材料的应用面于是以不断扩大。在国家十三五发展规划的高端装备制造业中,高品质工业铝型材产品于是以沦为构建大飞机、汽车、轨道交通列车、航天、军工、船舶等工业先进设备装备技术升级和国产化目标的关键基础材料。

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一、产业技术应用于背景交通领域中轻量化对节能降耗、提升运力具备十分最重要的意义,据考据,用于铝合金材料可减少装备质量60%以上。随着铝型材部件机械强度的提升,特别是在是铝合金材料能有效地提高部件的耐腐蚀性和静态挽回刚性,以及便于出厂后重复使用等最重要价值,铝合金材料的应用面于是以不断扩大。在国家十三五发展规划的高端装备制造业中,高品质工业铝型材产品于是以沦为构建大飞机、汽车、轨道交通列车、航天、军工、船舶等工业先进设备装备技术升级和国产化目标的关键基础材料。

但在汽车、航空、军工等高端应用领域中,对所用于的几何结构铝型材机械性能和表面质量拒绝也更加低,我国目前大多数铝型材企业使用交流感应器冷却和燃气冷却,其仪器加工能力有限,除了断裂模具精度严重不足外,相当大程度上也是型材断裂前冷却工序中铝锭冷却的幅向均匀分布性和轴向梯度产于拒绝无法满足要求所致。目前,我国很多高端铝型材仍然要依赖进口。

而超导直流感应器冷却技术对提升断裂型材产品的机械性能和表面光洁度方面具有相当大的协助,是企业产品升级换代的有效地技术路径。另外,从节能降耗方面来看,高温超导直流感应器冷却技术的意义更加极大。近期据笔者对铝型材企业的实地考察得出结论结果,企业年耗电量酬劳多达6亿元人民币,冷却工序所占到的能耗占到全厂能耗的60%以上。

一台1MW的加热炉如果使用超导直流感应器技术年节电平均200万kWh,必要增加电费支出100万元人民币,同时相等于节约0.8万t标煤,增加二氧化碳废气2万t,增加氮氧化物废气300t。我国铝型材生产能力占到世界总量的一半,全国铝型材厂加热炉多达万台,若使用超导直流感应器新技术展开节约能源改建,其节能降耗空间十分极大。

在我国可观的铝型材加工产业环境下,具备节能减排以及高精度冷却这2项优势的高温超导直流感应器冷却技术具有十分极大的应用于价值。若使用超导直流感应器新技术展开节约能源改建,其节能降耗空间十分极大。

二、超导及高温超导感应器冷却技术早在19世纪末20世纪初,通过用液氦加热水银,车祸找到当温度上升到-268.95℃(4.2K)时,水银的电阻几乎消失,这种现象也称作超导电性,之后各国科学家积极开展了超导技术及应用于研究。超导材料,目前有低温超导材料和高温超导材料。低温超导是所指在-269℃(4K)的液氦环境中,超导所具备的特性。而高温超导只是比较低温超导所需的超低温低许多的温度,一般来说是*低也要在-194℃(20~77K)左右的超导材料。

日本住友化学株式会社1999年研制出了用铋(Bi)2223带材绕制传导冷却的磁体,对磁体在20K温区内较慢励磁和长年运营展开了检验。2001年,日本SMES研究和发展中心对传导冷却的,另加场为10T,储存能量为72MJ的15kWh高温超导环形磁体的可行性展开了检验,实验获得了令人满意的结果。

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美国LosAlamos国立实验室1997年研制的传导冷却的高温超导低梯度磁分离出来系统,在100A下可产生1.6T的磁场。2005年,美国展开了高温超导磁体在95GHz振动陀螺仪中应用于的实验,实验获得了失望的结果。2005年,中国科学院电工研究所制作已完成了内径120mm、外径211.2mm、低202.8mm的单螺管高温超导磁体。

该磁体制作材料为(Bi)2223,使用传导冷却,环境温度20K时,中心场强为3.2T;77K自场下,磁体临界电流为49.8A。高温超导技术在近年来获得相当大的发展,第2代超导带材先后获得了商业化生产,但是高温超导技术及应用于的实用化进展并不是迅速,占有全球市场主要份额的依然是低温超导,尤其是超导核磁共振光学(MRI),根据欧洲Conectus的调查数据,2012年全球超导市场中,低温超导占有了大约52亿欧元的份额,MRI一项即占有41亿欧元市场份额,而高温超导市场大小为3000万欧元。虽然当前的超导市场中低温超导依然是意味著的主流,但随着高温超导技术的大大发展,以及新的高温超导业务的渐渐积极开展,高温超导技术于是以沦为超导研究的热点。将来来看,其市场份额将不会获得相当大的快速增长,所以针对高温超导应用于技术的研究,对于扩展高温超导市场,具有最重要的意义。

在这一发展背景下,积极开展对超导直流感应器冷却技术的研究,前进超导直流感应器冷却技术的实用化,是十分有意义的。高温超导感应器冷却原理如图1右图,现在一般来说是使用如钇钡铜氧(YBCO)等高温超导带材绕制的超导磁体在铁芯中产生背景磁场,由机械传动系统造就如铝锭等金属工件在磁场中转动,工件切割成磁力线构成涡流并产生焦耳热,构建对工件的热处理。


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