HL-2MTF線圈的水冷管規(guī)劃

1縱場線圈的水管截面的設(shè)計

1.2縱場線圈的橢圓管與圓管的換熱分析圖中的①②為管道的換熱面

縱場線圈的橢圓管與圓管的換熱分析

根據(jù)l=18m

那根據(jù)銅的比熱為390J/(kg?C)14s的絕對溫升為：61.5?C那么不加水冷的絕對溫度為81.5?C簡化的TF模型

這個TF模型由七匝組成了一餅線圈，每匝線圈是串聯(lián)的，每匝之間留出了絕緣材料的間隙，水管槽也摳掉了，能比較真是反應(yīng)TF線圈的真實熱載荷。最高溫度為57?C，中心柱的溫度比較集中，上、下拐角處溫度最高，最高溫度與鄰近溫差較小，熱應(yīng)力不會集中，因此，我下面主要是對中心柱的冷卻水路進行優(yōu)化。TF線圈絕對溫度TF線圈絕對溫度最高溫度為55.4?C，中心柱的溫度比較集中，上、下拐角處溫度最高，最高溫度與鄰近溫差較小，熱應(yīng)力不會集中，因此，我下面主要是對中心柱的冷卻水路進行優(yōu)化。TF線圈內(nèi)直段局部的優(yōu)化方案DIII-D的管道布置方案優(yōu)化方案1優(yōu)化方案2此方案的水管布置有兩個優(yōu)點：1、分三路冷卻TF，每路的流體相對獨立，維持了冷卻水流的穩(wěn)定；2、水溫不會升的很高，線圈的冷卻循環(huán)時間間隔短。此方案的缺點:1、外回路水管很多，空間布置困難。此方案的水管布置有兩個優(yōu)點：1、水溫不會升的很高，線圈的冷卻循環(huán)時間間隔短。2、優(yōu)化了DIII-D的外回路，減少了外回路的管道數(shù)量。缺點：1、可能會在三路水管的流速分布會出現(xiàn)波動。2、分三路冷卻TF，進出口的流量和壓降大。此方案的水管布置有兩個優(yōu)點：1、分兩路冷卻TF，進出口的流量和壓降小。2、線圈的加工制造成本下降了，線圈的截面結(jié)構(gòu)強度比較好。優(yōu)化了DIII-D的外回路，減少了外回路的管道數(shù)量。DIII-D的方案

-TF線圈內(nèi)直段局部的熱應(yīng)力分析TF內(nèi)直段最大溫度場分布TF內(nèi)直段線圈有三路冷卻水管，冷卻水的流速5m/s，加載最大電流在140KA，右圖上、右圖下分別為TF內(nèi)直段線圈的溫度分布和水管側(cè)的壓力加載。TF內(nèi)直段水管側(cè)的壓力加載最高溫度為44.16?C，對應(yīng)的最大無約束時的熱變形為0.44mm；對TF內(nèi)直段線圈施加全位移約束時，線圈的熱應(yīng)力分布，可見最大的熱應(yīng)力在冷卻水管位置，最大應(yīng)力值為53.5MPa，圖中負值表示應(yīng)力指向x軸負方向。DIII-D的方案--TF線圈內(nèi)直段局部的熱應(yīng)力分析歐姆線圈的水冷

為了避免重復(fù)建立歐姆有限元模型，歐姆1線圈優(yōu)化的前后，只變了單匝線圈的截面積，根據(jù)上式，也就是改變了電阻和電流，歐姆1線圈優(yōu)化前優(yōu)化后線圈截面積26mmX26mm26mmX29mm線圈冷卻水孔11mm11mm由于冷卻水孔直徑?jīng)]變，為了能利用優(yōu)化前的模型計算優(yōu)化后的冷卻效果，只需讓優(yōu)化前后的線圈發(fā)熱量相等即可，根據(jù)歐姆定理，得出，優(yōu)化后加載在歐姆原模型上的電流為：

歐姆線圈的水冷根據(jù)歐姆線圈的輸入電流，得出歐姆線圈的溫度，在0～13s期間，線圈的溫度程指數(shù)函數(shù)曲線上升，冷卻水