Kühlung von rotierenden HTS-Maschinen

Rotierende supraleitende Maschinen müssen in der Regel in einem Temperaturbereich von 15-60 K (-258 bis -213 ºC) betrieben werden, was flüssigen Stickstoff als Kühlmittel ausschließt, dessen Mindesttemperatur bei 64 K liegt.

Die Alternative für rotierende Maschinen ist daher die Verwendung eines kalten gasförmigen Heliumstroms (unter Druck) oder das Eintauchen des Rotors in ein Bad aus flüssigem Neon mit einer Siedetemperatur von 27 K.
Beides sind Edelgase mit (relativ) einfacher Handhabung und begrenzten Sicherheitsrisiken.

Allerdings hat GHe eine geringere Wärmekapazität als eine kryogene Flüssigkeit, so dass seine Fähigkeit, Wärme abzuführen, geringer ist. Die Lösung besteht darin, mit einem Drucksystem zu arbeiten, um einen ausreichenden Massenstrom zu erzeugen, normalerweise bei einem Druck von 10 bis 20 bar.

Für die Zirkulation des Heliumgases werden Stirling CryoFans verwendet. Diese können in die zweistufigen Kryogeneratoren von Stirling Cryonics integriert werden, wodurch ein System entsteht, das Anwendungen auf bis zu 18 K abkühlen kann.

Zweistufige Kryogeneratoren verfügen über zwei Kühlkreisläufe, einen mit 80 K und einen mit 20 K, die beide über einen eigenen CryoFan in einem unabhängigen Kreislauf verfügen. Der 80K-Kreislauf kann zur Abschirmung des 20K-Kreislaufs oder zur Vorkühlung verwendet werden, wodurch die Wärmeverluste des 20K-Kreislaufs reduziert werden.

Die Wärmelast entspricht der Anwendung des Anwenders (Magnet, Generator, Motor, Kammer usw.). Hellblau Q1 ist die Wärmelast der 80K-Schleife, dunkelblau die Wärmelast der 20K-Schleife.

Die Anlagensteuerung betreibt und sichert den Kryogengenerator und steuert den/die Ventilator(en). Die Drehzahl des Kryogengebläses ist vollständig einstellbar, um den Heliumgasstrom im geschlossenen Kreislauf an die Anforderungen des Anwenders anzupassen (Gasstrom, Delta T).

Stirling Cryogenics kann ein maßgeschneidertes System für Ihr spezifisches Projekt entwerfen und anbieten. Bitte kontaktieren Sie uns, um Ihre Anforderungen zu besprechen.

Leaflet

Products

Stirling two-stage Cryogenerators
CryoFans

Märkte