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超导

过程描述

超导体是当冷却到非常低的温度下完全失去其电阻的材料。早在1911年,材料记录,显示这些现象。低于该效应发生的临界温度为略高于对于这些材料绝对零度,要求液态氦冷却(温度:-269℃)。

超导性能产生极高的磁场。这些是医学、研究或核聚变所需要的。由于昂贵的氦气冷却,可能的应用受到限制。用于这些应用的氦气供应是梅塞尔公司交付计划的一部分。

1986年,科学家Georg Bednorz和Alexander Muller发现了临界温度接近液氮沸点(-196°C)的材料,并于1987年获得了诺贝尔物理学奖。由于这些所谓的高温超导体(HTSC)可以用液氮冷却,因此超导性有广泛的应用,例如在限流器、电动机和发电机中。

这些材料的一个新应用是通过电力电缆无损传输电能。这是一个很大的优势,特别是在大城市和工业地区,因为传统的铜线敷设往往会因为空间要求大而带来困难。此外,高温超导电缆不产生磁场,这进一步简化了安装。由于高电流承载能力,它也有可能在较低电压下传输大量能量。这样可以节省变电站,避免变压器的电气损耗。

进一步的应用领域是化工或铝生产中的电解电池供电,以及电子数据辐条的高电流连接。

气体的应用

高温超导体可以简单地被冷却,并能有效地与液氮中。电流限制器,例如,被安装在一个真空绝热低温恒温器,其通过用少量液态氮的水平控制提供给补偿小,但不可避免的冷损失。

然而,冷却电缆的成本要高得多。在这里,过冷的液氮被泵入电缆低温恒温器,以消除传入的热量。为了达到这个目的,液氮必须冷却到-206°C(在大气压力下比沸点低10°C)。

梅塞尔解决方案

Messer根据以下方案开发了冷却超导供电电缆的冷却系统:

植物基本上由过冷却器,冷却回路和液氮的贮的。过冷却器的外面通过与从储存容器液氮的膨胀阀供给。在这里,氮蒸发,从而在过冷的冷。

如果氮被允许直接从过冷却器的外侧流动到大气中,其蒸发在其沸点(-196℃)。然而,该冷却温度是不够的。因此,一个真空泵连接到过冷却器,以便在真空中的蒸发的氮气(在150毫巴)。以这种方式,蒸发温度可以被降低到-209℃。进一步降低温度是不可能的,因为氮冻结在-210℃。

在过冷却器的内部是一个热交换器。通过这个,液氮被泵入(作为制冷剂),从而冷却到零下206°C的温度。因此,制冷和冷传输是在同一设备下进行的。

在热交换器过冷液体氮流过超导电缆以消散已经进入的热量。氮略有升温,但它始终保持液态,不会挥发。然后它返回到泵,然后至过冷却器,其中所述再冷却到-206的冷却温度℃下进行。这就形成了一个闭合的冷却回路,其通过补偿线到液氮贮存连接到补偿体积和压力的波动。

冷却系统(除了储存容器)的所有组件都安装在由钢型材的框架和完全加套,有线和绝缘。一个单独的帧被提供给真空泵。这些“滑行”是指在出厂时经过全面测试的全功能单元。其结果是,在现场安装工作量低,调试快速,高效地完成。

冷却装置效用试验