计及高温超导电缆层间热阻的液氮流量调控方法

摘要

高温超导电缆制冷系统中的液氮流量将直接影响超导电缆的散热性能,进而对超导电缆的安全稳定运行造成影响.为此,本文在计及层间热阻对液氮制冷效果影响的基础上,提出一种面向高温超导电缆的液氮流量调控方法.首先,考虑超导电缆层间热阻,引入角向权重函数与形状因子,建立轴对称结构和非轴对称结构的超导电缆二维传热模型,计算超导电缆的温度分布.其次,将计算得到的温度分布与设定值比较;当超导层温度偏离设定值时,结合比例-积分-微分(PID)控制方程和稳态热平衡公式调节液氮泵参数,实现液氮流量的调控.最后,对三种结构的高温超导电缆开展算例分析,验证本文所建模型的正确性,以及液氮调控方法的有效性.

关键词

高温超导电缆 / 制冷系统 / 液氮流量 / 层间热阻