2K垂直测试杜瓦及配套阀箱和回气电加热器 顺利通过出厂验收

关键设备是企业生产中承担关键工序的设备。我国设备管理中对设备划分“精、大、稀、关”类别中的一个类别。具体划分因行业及生产流程不同而有所区别。关键设备的使用与维护企业生产设备中的关键设备起着十分重要作用，如果发生故障，可能会导致停产，使生产线或生产系统停工，造成巨大的经济损失。

9月下旬，高能所研制的2K垂直测试杜瓦及配套阀箱和回气电加热器在制造厂家顺利通过了出厂验收。

2K垂直测试杜瓦及配套阀箱和回气电加热器共11台非标设备是先进光源技术研发与测试平台项目(PAPS)高频系统中的关键设备，是国内最大的2K垂直测试杜瓦，可同时进行4只带液氦槽超导腔的测试。通过液氮模拟法漏热测试，三套垂直测试杜瓦的整体热负荷的测试结果分别为3.13W@4.2K、3.46W@4.2K、2.56W@4.2K，完全满足要求的5W热负荷技术指标。

回气电加热器是2K低温系统的关键设备，其用于把负压状态下不同流量的低温氦气加热到常温，同时具有较小的压力损失，以满足减压降温泵组稳定和高效的运行要求。

2K垂直测试杜瓦及配套阀箱和回气电加热器的出厂验收是PAPS项目取得重要进展之一，这一进展为PAPS项目的顺利通过验收测试，以及高能所在建、在研及规划中的大科学工程项目射频超导技术的研究及测试奠定了重要基础。

氦是Z不活泼的元素，而且极难液化。氦的应用主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂等等。氦气在卫星飞船发射、导 弹武器工业、低温超导研究、半导体生产等方面具有重要用途。液氦制冷用液氦冷却汞，当温度下降到4。2K时,水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性，此温度称为临界温度。

根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。 但这里所说的「高温」，其实仍然是远低于冰点摄氏0℃的，对一般人来说算是极低的温度。这样低的温度下，氢也变成了固体，与空气接触时，空气会立刻在液态氦的表面上冻结成一层坚硬的盖子。

液氦恒温器杜瓦用于保持低温温度的容器，它分为液体浸泡式和传导冷却式两种，在低温行业中前者被称为杜瓦，而后者即所谓的无制冷剂恒温器。杜瓦瓶也叫保温瓶，是储藏液态气体、低温研究和晶体元件保护的一种较理想容器和工具。现代的杜瓦瓶是苏格兰物理学家和化学家詹姆斯-杜瓦爵士发明的。1893 年1 月20 日杜瓦宣布发明了一种特殊的低温恒温器(cryostat)——后来称为杜瓦瓶。1898 年他用杜瓦瓶实现了氢的液化，达到了20.4K。翌年又实现了氢的固化，靠抽出固体氢表面的蒸气，达到了12K。

 杜瓦发明的盛低温液化气体的容器，就是双层中间镀银，并抽成真空的玻璃容器，这种容器后来被改造成人人皆知的日用品——热水瓶。1925年，开始有大众化的廉价塑料热水瓶出售。同时，实验室中装运、储藏液态气体也需要类似的真空保温容器。杜瓦于1906年发明了储藏液态氧的金属杜瓦瓶。为铁路运输而设计的容量为110000升的金属容器，液态氧每天蒸发率大约是0.1%，液态氢每天蒸发率大约是0.8%。

电加热器用于对流动的液态、气态介质的升温、保温、加热。当加热介质在压力作用下通过电加热器加热腔，采用流体热力学原理均匀地带走电热元件工作中所产生的巨大热量，使被加热介质温度达到用户工艺要求。

流体防爆电加热器是一种消耗电能转换为热能，来对需加热物料进行加热。在工作中低温流体介质通过管道在压力作用下进入其输入口，沿着电加热容器内部特定换热流道，运用流体热力学原理设计的路径，带走电热元件工作中所产生的高温热能量，使被加热介质温度升高，电加热器出口得到工艺要求的高温介质。

电加热器内部控制系统依据输出口的温度传感器信号自动调节电加热器输出功率，使输出口的介质温度均匀;当发热元件超温时，发热元件的独立的过热保护装置立即切断加热电源，避免加热物料超温引起结焦、变质、碳化，严重时导致发热元件烧坏，有效延长电加热器使用寿命。

将电能转变成热能以加热物体。是电能利用的一种形式。与一般燃料加热相比，电加热可获得较高温度(如电弧加热，温度可达3000℃以上)，易于实现温度的自动控制和远距离控制，(如车载电加热杯)可按需要使被加热物体保持一定的温度分布。电加热能在被加热物体内部直接生热，因而热效率高，升温速度快，并可根据加热的工艺要求，实现整体均匀加热或局部加热(包括表面加热)，容易实现真空加热和控制气氛加热。

在电加热过程中，产生的废气、残余物和烟尘少，可保持被加热物体的洁净，不污染环境。因此，电加热广泛用于生产、科研和试验等领域中。特别是在单晶和晶体管的制造、机械零件和表面淬火、铁合金的熔炼和人造石墨的制造等方面，都采用电加热方式。根据电能转换方式的不同，电加热通常分为电阻加热、感应加热、电弧加热、电子束加热、红外线加热和介质加热等。

高低温温控系统是航空、汽车、家电、科研等领域必备的测试设备，用于测试和确定电工、电子及其他产品及材料进行高温、低温、或恒定试验的温度环境变化后的参数及性能。高低温温控系统用于高、低温的可靠性试验。对电子电工、汽车摩托、航空航天、橡胶、塑胶、金属、船舶兵器、高等院校、科研单位等相关产品的零部件及材料在高、低温变化的情况下,检验其各项性能指标 。

高低温温控系统制冷循环均采用逆卡若循环，该循环由两个等温过程和两个绝热过程组成，其过程如下：制冷剂经压缩机绝热压缩到较高的压力，消耗了功使排气温度升高，之后制冷剂经冷凝器等温地和四周介质进行热交换将热量传给四周介质。后制冷剂经截流阀绝热膨胀做功，这时制冷剂温度降低。最后制冷剂通过蒸发器等温地从温度较高的物体吸热，使被冷却物体温度降低。高低温温控系统循环周而复始从而达到降温之目的制冷系统的设计应用能量调节技术，保证在制冷机组正常运行的情况下又能对制冷系统的能耗及制冷量进行有效的调节，使试验箱制冷系统的运行费用下降到较为经济的状态。

新闻来源：中国科学院高能物理研究所