автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.03, диссертация на тему:Научно-технические основы создания криогенных гелиевых систем сверхпроводящих устройств

р г «ОСЛ г1 Урул

сновсктпорденов Ленина, октябрьской револвдш и Трудового Тсрасного знамени государственный техническим

_ | пдй ^^ университет имени н.э. баумана

На правах рукописи

БУТКЕВИЧ ИГОРЬ КОНСТАНТИНОВИЧ

УДК 621.594.71

научно-технические основы создания криогенных гелиевых систем сверхпроводящих устройств

05.04.03 - Машины и аппараты

холодильной и криогенной техники и систем кондиционирования

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Балашихинском ордена Ленина научно-производственном объединении криогенного машиностроения имени 40-летия Октября

Официальные оппоненты: доктор технических нвук, профессор А.М.Макаров,

доктор технических наук, профессор В.М.Бродянский,

доктор технических наук, профессор В.Н.Новотельное

Ведущая организация - Институт ядерного синтеза Российского научного центра "Курчатовский институт"

Защита диссертации состоится 1993.г. в

•У4 час на заседании специализированного совета Д.053.15.II в Московском государственном техническом университете им.Н.Э.Баумана по адресу: 107005, Москва Б-Б, Лефортовская наб. д. I, корпус факультета "Энергомашиностроение''.

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МП'У им. Н.Э.Баумана

Автореферат разослан 1993 г.

Ученый секретарь специализизированного совете доктор технических нау

профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. Техническая сверхпроводимость по праву относится к одному из авангардных направлений научно-технического прогресса. Несмотря на открытие явления высокотемпературной сверхпроводимости, низкотемпературные сверхпроводящие устройства (СПУ) продолжают находить все более широкое применение в различных отраслях науки и техники, некоторые из которых, как например, термоядерная энергетика или физика высоких анергий очевидно не достигли бы современного уровня без использования СП магнитных систем.

Расширение областей применения СПУ потребовало решения новой научно-технической задачи - содания специальных криогенных гелиевых систем (КГС) для их охлаждения на температурном уровне 4,2 К и ниже.

Балашихинское ШО Криогенного машиностроения в 1970 -1980-е годы решало задачи создания КГС для опытного участка СП кабеля длиной 100 м (СПК-100), первой термоядерной установки с СП магнитами Токамак-7, самой крупной термоядерной установки с Nb3Sn сверхпроводящими магнитами Токамак-1Б, одного из крупнейших в мире ускорителей элементарных частиц на 3000 ГэВ (УНК-3000), и наконец крупнейшей в мире криогенной системы для международного термоядерного реактора (ИТЭР) (до 100 кВт на температурном уровне 4,4К). Каждая из этих систем -уникальна по выполняемым задачам, режимам работы, типам и характеристикам криостатируемых объектов.

При создании КГС крупных СПУ возникает ряд новых научно-технических проблем, обусловленных уникальностью и высокой стоимостью изделий, требованиями высокой надежности, эффективности и автоматизации, многорежимностью работы системы, сжатыми сроками создания, энерго и трудоемкостью натурных испытаний. Специфической особенностью КГС для СПУ является то, что процесс их создания протекает в условиях неполноты постоянно меняющихся (уточняющихся) исходных данных, окончательное значение которых, в силу объективных причин, появляется только на стадии совместных, комплексных испытаний КГС с СПУ.

В связи с этим потребовалось разработать научные основы расчета, проектирования и испытания КГС, работающих как в статических режимах криостатирования СПУ, так и в переходгшх

Я '

режимах захолаживания, отогрева и регулирования.

Работа выполнялась по тематическим опакам научно-исследовательских работ НПО Криогенмаш в рамках решения проблемы: "Разработка научных основ создания систем криогенного обеспечения сверхпроводящих устройств" в соответствии с постановлениями: *84-270 от II.10.78; Л23-5 от 04.01.80; *831/ 196 от 16.07.87 и Л317-81 от 07.03.88, распоряжением ДЮЭбРОТ от 22.05.86, а также постановлениями ГКНТ: *500 от 21.12.70; "550 от 19.12.75; *415 от 18.II.75; #450 от 15.12.76 и координационным планам АН СССР (проблема 1.9.6).

Цель работы: разработать научные основы расчета, проектирования и испытания криогенных, гелиевых систем для крупных СПУ с учетом переходных режимов работы, высоких требований по эффективности, надежности и автоматизации. Для достижения этой цели необходимо провести комплекс научных исследования со следующими задачами: выявить особенности и систематизировать КТО в рамках единой классификации, обобщить требования, предъявляемые СПУ, как объектами . криостатирования, к КТО; разработать методику расчета и конструирования КТО СПУ, основанную на широком использовании физико-математического моделирования основных элементов НГС; исследовать установившиеся и переходные режимы КГС и определить для них оптимальные схемные решения и режимные параметры; предложить возможные пути форсирования холодопроизводительности КГС; разработать ресурсосберегающую методику испытаний на базе имитационного моделирования; исследовать характеристики КГС, как объектов управления, и сформулировать основные требования к системе автоматизированного управления; показать пути совершенствования КТО крупных СПУ; основные выводы и рекомендации проверить в условиях натурных испытаний и а-.-сплуатации.

Научная новизна. Впервые проведено расчетно-эксперимен-тапьно1.^сслёдовошю КГС различного типа и назначения, в процессе которого разработаны оригинальные методы и методики исследований и испытаний, получены характеристики и научно обоснована перспективность для СПУ КГС с рефрижераторами с .избыточным обратным потоком (РИОП). Разработана методика создания КГС на основе широкого использования имитационного моделирования, отличающаяся дифференцированным подходом к задаче моделирования различных элементов КГС на различных 4

стадиях разработки и создания КГС, в частности: использованием численно-аналитических методов как в линейном, так и нелинейном приближении; разработке квазидинамических моделей теплоооменных аппаратов для расчета переходных процессов в КГС; разработке линеаризованных сосредоточенных моделей динамики для исследования алгоритмов функционирования и управления. Теоретичевским и экспериментальным путем обнаружены новые эффекты, характерные для КГУ с нерегулируемыми турбоде-гандерами (повышение производительности в рефрижераторном режиме при снижении давления перед турбодетандерным агрегатом, неоднозначность характеристики КГУ: 0 - С ), впервые толучены расчетные и экспериментальные характеристики одно- и ивухконтурных КГС в установившихся и переходных режимах, в гам числе характеристики двухконтурных КГС с РИОЛ с различными ступенями окончательного охлаждения. Разработаны ресурсо-зберегавдая расчетно-эксперименгальная методика натурных ис-штаний КГС и криогенного оборудования, использующая математическое моделирование и синтез расчетно-эксперименгальных сарактеристик элементов системы, а также методики экспериментального исследования и испытаний КГС, использующие методы юстационарного режима и переходных характеристик, позволив-ше, в частности, дифференцировать источники тепловых потерь.

Практическая значимость. Работа в целом решает задачу юздакйя нового поколения эффективных, автоматизированных сриогенных гелиевых систем для криостатирования СПУ, сокра-1ения сроков их разработки и испытаний. Предложена и реализо-ша новая, перспективная двухконтурная КГС с РИОП, позволив-!ая поднять уровень унификации криогенного оборудования без щерба качества, снизить затраты на разработку и сократить роки создания новых КГС СПУ. Разработан алгоритм создания ГС СПУ, положенный в основу программных средств САПР крио-енных систем сверхпроводящих устройств. Проведены исследова-ия и оптимизация схемных решений с учетом переходных режи-ов, позволившие сократить время захолалашания КГС совместно СПУ, а также разработать метода форсирования холодопроизво-ительности различных КГС, нашедших применение при испытании эксплуатации различных СПУ (СПК-100, СПМС Т-15). Разработа-а алгоритмы функционирования КГС в стационарных и переходных эжимах работы, определены наиболее целесообразные контуры

5

регулирования, сформулированы основные требования к системе автоматизированного управления.

Разработанные методики и рекомендации использовались при проектировании, испытаниях и эксплуатации КГС, в частности: при разработке схемных решений, подборе состава оборудования и разработке алгоритмов функционирования КТО Токамак-15, УНК-3000," СКМ и др. в НПО Криогенмаш; при испытании КГУ и КГС в составе криогенных комплексов СПК-100, ГСПК-50, Токамак-7, СЭД, СИМС, Токамак-15' в НПО Криогенмаш, СГСГБ ВКГ Мосэнерго, ИАЭ им. И.В.Курчатова, ВНИИЭМ, ИФВЭ; для ускорения режима захолакивания КГС СИМО, Токамак-7, Токамак-15 в ИАЭ им. И.В. Курчатова; для форсирования холодопроизводительности КГС СПК-100, СЙМС, Токамак-15 в СКТБ ВКТ Мосэнерго, ИАЭ им. И.В.Курчатова.

Материалы диссертационной работы использованы автором . в курсах лекций "биогенные системы", "Криогенная техника", "Технический уровень и надежность криогенных систем", читаемых в МГТУ им. Н.Э.Баумана на кафедре Э-4.

Методы исследований. В условиях неполноты и невысокой точности исходных данных использоввно физико-математическое моделирование работы твплооОменных аппаратов в одномерной постановке с учетом основных особенностей криогенных тепло-гидродинамических процессов, что позволяет получить относительно простые численно-аналитические решения с минимальными затратами машинного времени и достаточной точностью, а также физическое моделирование и натурные испытания КГС" (КГУ) в рабочих условиях с целью проверки достоверности Физико' математических моделей, параметров рассчитанных режимов работы КГС и разработанных методик расчета и испытаний.

К защите представляются следу 1 ме положения.

X. теория и экспериментальные данные по расчету параметров КГС 1 установившихся и переходных режимах работы.

. 2. Результаты теоретического и экспериментального исследования отдельных модулей КГС (блоков очистки, ожижителей, рефрижераторов) и одноконтурных КГС.

3. Результаты теоретического и экспериментального исследования РИОП и двухконтурных КГС с РИОП.

4. Метода форсирования холодопроизводительности одно- и двухконтурных КГС.

6

б. Алгоритмы функционирования КГС в режимах криостатиро-вания и захолвживания СПУ.

в. Расчетно-экспериментальные методики испытания КГС и их модулей.

Внедрение результатов работы. Результаты работы были использованы при создании и испытании КГС термоядерной установки Токамак-15, при создании КГС для ускорителя элементарных частиц УНК-3000, при разработке концептуального проекта КГС опытного тврмоядеоного реактора ИТЭР, при испытании и эксплуатации криогенного оборудования СПК-100, ГСПК-БО, СЭД, Токвмак-7.

Апробация работы. Основные положения и результаты дассе-ртации докладывались на всесоюзных конференциях по криогенной технике (Балашиха, 1973, 1982 гг.; Москва, 1987 г.), на X1V международном конгрессе по холоду (Москва, 1976 г.), на Всесоюзной конференции по холоду (Ташкент, 1977 г.), на всесоюзных конференциях по техническому использованию сверхпроводимости (Алушта, 1975 г.; Ленинград, 1984 г.), на всесоюзных совещаниях по ускорителям заряженных частиц (Дубна, 1980, 1985 гг.), на всесозных конференциях по инженерным проблемам термоядерных реакторов (Ленинград, 1974, 1981, 1984, 1990 гг.), на всесоюзном научно-техническом совещании "Научно-технические и технологические вопросы создания сверхпроводникового электротехнического оборудования" (Москва, 1984 г.), на 111 и IV международных семинарах ИКФА "Возможности и ограничения сверхпроводящих магнитов ускорителей" (Протвино, 1981 г.; Лос-Аламос, 1986 г.), на международной конференции SOFT-

16 (Лондон, 1990 г.), на мевдународной конференции MT-I2 (Ленинград, 1991 г.), на международной конференции "Криогенная техника - науке и производству" (Москва, 1991 г.), на международной конференции ICEC-14 (Киев, 1992 г.), на ряде общесоюзных и международных семинарах и симпозиумах.

Публикации. Материалы диссертации отражены в 25 статьях,

17 докладах и авторских свидельстввх на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, ш§сгй"рздёлШ7~зЖшочёния и выводов по работе, списка _использованной литературы (374 наименования) и включает 459 стр., в том числе 245 стр. основного текста, 135 рисунков, 25 таблиц.

п

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, показана ее научная новизнеГи практическая значимость, приведены примеры внедрения результатов работы. _

В первом разделе приводится обзор состояния вопроса и постановка задачи исследований. Анализируются различные сверхпроводящие устройства, обладающие, тем не менее, общими особенностями, характеризующими их как криостатируемые объекты. -Отмечаются недостатки и преимущества циркуляционных и погружных систем криостатирования СПУ, формулируются основные требования, предъявляемые современными СПУ, как объектами криостатирования, к КГС: высокая эффективность в широком диапазоне режимных параметров при переменном характере тепловой нагрузки, высокая надежность при длительном цикле непрерывной работы (до 8000 ч), высокий уровень автоматизации.

Рассмотрены различные типы КГС, проведено их обобщение в рамках предложенной классификации по: типу термодинамической системы, количеству контуров, режимам работы, типу циркуляционного устройства. Проанализированы основные преимущества и недостатки одноконтурных и двухконтурных КГС с криогенными насосами, показана перспективность сателлитных (с РИОП) двух-контурных КГС.

Рассмотрены основные направления исследования КГС, особое внимание обращено на работы, связанные с анализом и оптимизацией одно- и двухконтурннх КГС (Dean J, Беляков В.П., Агеев А.И., Агапов H.H., Jensen J., Arp V., Rode С., Brown D., Краковский Б.Д., Пуртов H.A. и др.) и исследованию работы КГС (КГУ) в квазистационарных и переходных режимах (Новотельное В.Н., Краковский Б.Д., Козлов L.H., Вайнштейн Г.Е., JenBen J., Подольский А.Г., Белушкин В.А., Веремчук С.И., Зуев М.А., Aj шш А.Ф., Романишин В.Ф, и др.).

Обзор этих исследований показал, что до проведения настоящей работы не были решены вопросы обобщенного подхода к созданию и испытанию эффективных КГС СПУ, как больших технических систем, учитывающих специфику, связанную с совместной работой КГС и СПУ, широким температурным интервалом (от 300 до 4,2 и ниже К) роботы криогенного оборудования, скоростями переходных режимов. 8

По результатам исследований необходимо разработать методы расчета и испытаний КГС СПУ кэк в стационарных, так и в переходных режимах работы, определить принципы построения КГС, учитывающие требования переходных режимов, в частности захолаживания, обосновать перспективные направления совершенствования КГС для СПУ, выработать основные требования к системе автоматизированного управления КГС.

Во втором разделе предложен укрупненный алгоритм создания кги. показана роль математического моделирования на всех стадиях создания КГС, при этом отмечается, что требуемая точность матмоделей (а следовательно и их сложность) существенно зависит от этапов исследование, проектирования и испытания и задач, решаемых с их помощью, а также от точности и полноты исходной информации. Описаны расчетно-теоретические зависимости основных аппаратов (теплообменников разного типа) и машин. из которых состоит криогенная гелиевая система, удовлетворяющие основным требованиям имитационного моделирования: быстродействие; простота, надежность и адекватность объекту; единство методического подхода к описанию статического и динамического режимов; модульный принцип построения с учетом необходимости взаимостыковки моделей при компановке модуля более высокого структурного уровня. Все модели разбиты на две категории: инерционные с распределенными параметрами и без-инерционные с. сосредоточенными параметрами, что позволяет использовать для последних алгебраические уравнения сохранения. При разработке матмоделей инерционных звеньев (теплооб-менных аппаратов) учитывются особенности и специфика работы тёплообменных аппаратов в криогенных гелиевых системах, а также классы процессов в них протекающих: быстрые, для которых характерные времена т* изменения параметров на входе в элемент соотносятся с релаксационным временем т:р этого элемента как: х* =< Тр, медленные с 1*» %р и статические (или квазистатические): г*—-оо , для которых динамическими составляющими можно пренебречь.

При разработке матмоделей тештообменных аппаратов КГС принимается ряд допущений, типичных для любых теплообменников, а также специфичных для теплообменников, работающих в составе КГС: одномерность потоков, пренебрежение аксиальной теплопроводностью стенки, пренебрежение изменением кинетичес-

Э

кой энергии и энергии положения и скоростной составляющей {да/ д%) в уравнении движения, а для аппаратов с малым Ар -работой сил трения, использование модели идеального газа в диапазоне температур 300 - 40 К, а при описании переходных режимов в атом температурном интервале пренебрежение аккумуляцией холода потоками криоагевта и аффектами накопления массы зависимости а и К от Т учитываются функционально, а от С и р - только параметрически, для температурного уровня Т-< 20 К пренебрегают теплоемкостью материала стенок.

Для исследования квазистатических режимов работы КРУ был использован метод расчета системы уравнений (для двухпоточно го теплообменника):

% ср8 -й8- = к <%"%> + -р8-

(1) ,

СН срН -И6- - к +

дающий после интегрирования и преобразования (во избежание фиктивного вырождения решения) квазилинейную систему относительно любой пары искомых температур:

т, V, ий ♦ т3 - т4(1 4 V, ин) = -т^ У2 ин - Т(д(1 + У2 0Й) т, (V, и3 - 1) 4- 1г - т4 У1 и5 = 1^(1 - V, и5) - Тад У2 и3 <2>

где: и=1/Сср: Тд=ои: У0=ехрКР(ий-и8); У,=(У0-1)/(Ид-и8>; У2=1 (У^КУЫ )/(ин-и3); Т1 ,Т2.Г3,Т4 - температуры в четырех точках теплообменника; при 1)р=и3: У0=1, У^КР и У2=КР/2.

Несмотря на достаточно хорошую точность по определению температур теплообменника, эта модель не обеспечивает необходимую точность энергетических характеристик при расчете системы параллельно-последовательно соединенных теплообменных аппаратов, особенно в области Т <■ 20 К. Это, а также возможность получения принципиально некорректного решения из-за искусственной линеаризации распределенных параметров, обусловило необходимость разработки нелинейной модели теплообмена. Анализ температурно-энтальпийных зависимостей Т(1) для гелия показал, что для достижения разумной точности ( — IX) для большинства теплообменных аппаратов достаточно ограничиться третьей степенью полиномиальной аппроксимации. Зависимость, 10

использупцая четырвхпараметрический набор могяэт выглядеть так:

(1-1

T(l)=Tm+(a-b+c)(l-lm)>-(b-3c)-—+ 2с——Е—2 (3).

где индексы тип соответствуют двум опорным точкам теплообменника, а коэффициенты имеют следующий вид:

Tn-Tm 111 111 a=nm_ b (-- ); с (--)-а.

п чп ^ срп рта * cpn срга

Выбранную аппроксимацию свойств Т(1) необходимо дополнить конкретным видом функции KIT):

(KF)_t = А+- (4B-3A-G) е+2 (A+G-2B) С2 (4),

1с - 1, 1». - 1,

где £ = _ = ц--новая переменная.

Интегрирование системы (Г) приводит к двум алгебраическим уравнениям (пренебрегая геплопригоком из-вне):

Gg (1, - 12> = Сд (14 - 13)

{• йЦА+(4В-ЗА-С)Е+2(А+С-2В)£2] I Z+( U-V+W)£+ (V-3W)^+2W£3 "

T1 " т4 „ ~ T3 ^ - Т2

гда ; - o^bpify s

_ lit 1 11 1

«, 1 , 1 1 1 11 < uh cp3 cp4 os cp1 cp1

A=(KF)~* j £=0 ; В=(КР"Г1| £=1/2 ; С=(ХРГ1|

(5),

Разработанная нелинейная модель теплообмена охватывает различные типы теплообменшх аппаратов и позволила создать программу расчета на ЭВМ режимов работы КГС, удовлетворяющую двум взаимно-противоположным требованиям: высокая точность и высо

ii

кое быстродействие.

Для расчета переходных режимов КГС (КГУ) необходимо создание динамической модели теплообменных процессов. Однако такие наиболее распространенные режимы работы КГС как захола-живание и отогрев могут быть отнесены к медленным процессам. Учитывая эту особенность была , разработана квазидинамическая, модель теплообмена, сущность которой сводится к аналитическому решению статической задачи при -^—=0 с определением некоторого вектора Y ассимпготических значений параметров на выходе, определению поправок к Y, связанных с динамическими составляющими в предположении, что эти составляющие много мевьша характерных статических членов, по коэффициентам при динамических производных и параметрах статических зависимостей определению приближенных значений времен запаздывания, после чего статические функции от запаздывающих аргументов могут интерпретироваться как квазидинамические решения. Исходная система (для двухпоточного теплообменника) выглядит так:

3 т $ т А

%cps"5x - WVTs> = -Qs - -<*scps-rf- + 9s>

^To ЭТо л

CRcpR-Fr + WW = % = MRcpR-^r + % (6)

asPs(Ts-Tw) + aRFR(TR-Tw) = % = Н^Г^ТТ +

Базисные значения температур выходных потоков T2=Tg Х=1 и I4=TR х=0 определяются по зависимостям:

UcV UnV

KP KP CtePeOtpPp

гда V-ü^ = «>- oggK » D=1+Uav 5

V-V i=1 , a V(x)=(exp(Ux)-1)/U и ü=UR-Us .

Поправки к выходным температурам - по зависимостям: 12 .

1 11с\Ч1-х) ич

ЛГ2= —т)- 5 + (^-§—17-7 (1-х)))

? ~ (8)

I ип7(1-х) 1+ииУ(1-х)

ЛТ4= - ; « р + «н-§- )

О

ОоРо^ ОдРр где: иь=-' -

^«Н°рй

причем значения <о целесообразно представить в виде (¿=сЛ-ш0Т. Аналогичным образом разделяются и ЛТ=йТд+йТст . Вычисление АТст ведется в предположении ист=сопзи, предполагая нецелесообразность учета координатной распределенности малых величин ясг,а при вычислении ДТ^ассматрйваются времена х>т^, тогда:

этн ■ (9>'

Мс ' («я^я)2

ГД6 + ^ ^«М^Н»

Мл . _ (а^2

Основное преимущество разработанного метода заключается в том, что предлагается раздельное решение статики и динамики, причем статика может решаться по любой точной модели и только динамические поправки ищутся в линейном приближении. Это упрощает процесс и сокращает время счета без существенной потери точности результата, а введение запаздывающего аргумента исключает неустойчивость решения при любых изменениях

13

входного параметра.

Для исследования переходных режимов теплообменного аппарата как объекта регулирования, когда возмущающие и регулирующие воздействия как правило малы, разработана линеаризованная модель динамики, в которой теплообменник рассматривается как объект с сосредоточенными параметрами. При этом вводятся дополнительные допущения: коэффициенты теплоотдачи приняты постоянными по длине, но параметрически зависящими от расхода гелия, распределение температур по координате принимается из зависимостей для теплообмена в статике и носит экспоненциальный характер, давление считается распределенным по линейному закону, уравнение движения заменяется уравнением расхода через граничное сечение, теплообменник представлен в виде совокупности гидравлических и тепловых емкостей. Исходная система уравнений сохранения энергии, массы и движения с учетом принятых допущений, линеаризованная вблизи некоторой траектории движения по параметрам б, р, Т, сосредоточенным по пространственной координате, выглядит так:

г д Э(ир) 0(ир) 01

5 3 Т^1 д р Лр1 д Т ЛТ1 (1х+АСвых1вых+Свых (~ур~АРвых+

о 91 • ъг ■ ■■

+СРВЫ1ЛТВКХЬДСВХ1ВХ-СВХ(-31.-ЙРВХ+СРВ1ЛГВХ>= I

др др др ди

ЪР -П + ЛТП Ш = °ВХ - Свы* ПО)

о

В ^ <

Ь N1

(И™

Руру 5 Су (IX = 2 5 оцР-ЛТ^хл) - Ти(х,т))(1х о ¿=10

Для двухпоточного теплообменника:

а5Рвх+а6Твх+а7Рвых+а8Твых+а9Свх+ . . +а10Свых+а11ЛТ '

а12Рвх+а13Твх+а14Рвых+а15Твых=С

а16Тга17ЛТд+а18Д%

14

Коэффициенты системы (II) получаются из (10). Например:

г д(ир)

а1 =5 3 э Р ' Л о

Для описания безинерционных элементов были использованы известные алгебраические зависимости, учитывающие специфику работа криогенных машин и арматура с использованием эмпирических коэффициентов, полученных в процессе автономных или модельных испытаний. Например кпд турОодетандеров может определяться по зависимости:

т) = Аха - Вх| , где А и В - эмпирические коэффициенты, а ха - коэффициент окружной скорости.

Разработанные модели в сочетании с моделями криостатиру-емнх объектов позволяют исследовать поведение системы в широком диапазоне параметров гелия и построить алгоритм ее функционирования во всех режимах с малыми затратами машинного времени.

Третий раздел посвящен расчетно-экспериментальным исследованиям различных одноконтурных КТО. Исследования проведены на конкретных КТО: СПК-100, установки Токамак-7, СИМС, МГДЭС-100 и установках их комплектующих: КГУ 160/4,5, ОРГ 100250/4,5, ОРГ 300-1200/4,5, 0Г-300. Разработаны алгоритмы расчета как квагастатических, гак и динамических режимов работы одноконтурных КТО. В результате расчетно-экспериментального исследования турбодетандерных КГУ (с нерегулируемыми турбоде-тандервми) показана возможность регулирования таких установок методом снижения давления перед турбодетандером I ступени (рис.1), что позволило обеспечить эффективную работу системы во всем диапазоне характеристик (от ожижительного до рефрижераторного режима). Кроме того обнаружена еще одна особенность турбодетавдерных КГУ с нерегулируемыми турбодетандерами -неоднозначность характеристик с явно выраженным максимумом по 0. Видно (рис.1), что одному значению 0 могут соответствовать два значения х: х1 и х^. Сочетание <3 и х^ характеризуется более низким температурным уровнем работы турбодетандеров, неоптимальным соотношением потоков в КГУ, пониженной производительностью. Показано, что попадание в эту неэффективную зону работы возможно как в процессе захолаживания, так и в

15.

номинальном решмв работы при кратковременном возрастании тепловой нагрузки. Предлагается алгоритм возврата установки (системы) к эффективному (Q-x2) режиму работы путем увеличения величины дроссельного потока гелия. Разработан алгоритм эффективного функционирования турбодетандерной КГУ во всем диапазоне характеристики от чисто ожижктельного до рефрижераторного режима работы путем введения контуров регулирования давления и температуры перед первой ступень» турбоде тендерного агрегата.

На примере криостатирования СНУ с токовводами, а также работы КГС с дроссельно-эжекторной ступенью окончательного охлаждения продемонстрирована необходимость определения рабочего режима КГС путем совместного решения уравнений характеристик КГУ и потребителя (СПУ) (рис.2). Исследован режим форсирования одноконтурных КГС методом подлива жидкого гелия в сборник КГУ при различном количестве работающих детандеров. (рис.3). Показана эффективность этого метода форсирования, неоднократно использованного при испытании различных СПУ.

Особый интерес представляли режимы захолаживания КГС совместно с СПУ. Характерным моментом режима захолаживания (особенно кике 80 К) является необходимость форсирования хо-лодопроизводательности КГУ. В идеальном цикле с повышением температурного уровня работы КГУ ее холодопроизводительность должна возрастать пропорционально температурному уровню реализации холода, однако наличие термодинамических потерь, особенно от "обращенного теплообмена" в ООО и ограничений, связанных с производительностью реальных машин и гидравлическим сопротивлением аппаратов резко искажает такой характер изменения холодопрозводателшости (рис.4). Были проанализированы схемные решения, исключающие "обращенный" теплообмен в СОО, и предложены варианты схем, обеспечивающие существенное повышение хс.,о допроизводительности КГУ на повышенном температурном уровне реализации холода, в том числе в с использованием детандера в СОО (рис.5).

В связи с тем, что при работе с реальными СПУ возникает -необходимость регулирования КГС как по величине полной (Q), так и удельной (q) холодопроизводительности, а одноконтурные КТО имеют достаточно узкий диапазон оптимальных параметров, представляло интерес исследовать их регулировочные 16 :

характеристики. Как и следовало ожидать из общих термодинамических соображений, результаты исследований конкретных КГУ, обобщенные на класс одноконтурных КГС, продемонстрировали рост удельных энергозатрат при регулировании по q (рис.6). Расширение зоны эффективного регулирования можно обеспечить использованием в ООО КГС циркуляционного эжектора, снижающего однако общий уровень эффективности системы из-за невозможности (как правило) использования в ООО детандера или промежуточного дросселирования. Кардинальным путем расширения зоны эффективного регулирования является разрушение материальной и тепловой связей между СПУ и криогенерирувдей установкой, что реализуется в двухконтурных схемах КГС с РИОП.

В заключительной части раздела исследуется влияние модульности2 компрессорного оборудования на регулировочные характеристики КГС при различном регламенте работы последних.' Показано, что практически независимо от регламента работы целесообразно увеличение модульности компрессорного оборудования до 2-3-х, а создание регулируемых компрессоров позволяет тем сильнее снизить затраты, чем больше неравномерность загрузки компрессорного оборудования и длительнее время его работы в году.

В четвертом разделе рассмотрены характеристики КГС с РИОП. иооощены основные свойства, которым должны удовлетворять КГС СПУ, к ним в т.ч. относятся: независимость эффективности КГС от величины тепловой нагрузки, простота изменения расходных параметров криоагента через СПУ, обеспечение высокого уровня надежности с минимальными затратами, устойчивость регулировочных характеристик, максимальное использование, для различных СПУ, типовых рядов криогенного оборудования.

Максимально этим качествам удовлетворяет двухконтурная КГС с РИОП, где практически исключена тепловая и материальная связь СПУ и основного криогенврирупцего контура (рис.7). А в силу специфического поведения теплоемкости гелия удается за счет избыточного обратного потока резко сократить термодинамические потери от теплоообмена и обеспечить высокую термодинамическую эффективность КГС, приближающуюся к эффективности одноконтурных систем. Расчетным путем оптимизированы (по -энергетическому критерию) параметры цикла РИОП для криостати-рования СПУ при Т = 4,5 К: расход, давление и температурный

17'

уровень избыточного потока гелия. Оптимальное давление прямого потока составляет 2,0-2,5 мПа, в температура подпиточного потока 6...8 К для дроссельного РИОП и 12.¿.16 К для РИОП с детендерной СОО. Однако, в связи со слабо выраженным оптимумом по температуре и соображениям, связанными с удобством эксплуатации, обосновывается целесообразность подпитки жидким гелием (Тподо,= 4,3...4,6 К).

В связи с широкой номенклатурой СПУ проведен анализ различных схем КГС с РИОП для криостатирования СПУ в более широком диапазоне температур 3,2 = Т = 12 К (рис.8). Разработаны алгоритм и программа расчета СОО РИОП с двумя эжекторами: циркуляционным и откачным, исследованы характеристики РИОП с эжекторной СОО. Показано, что минимально-достижимый температурный уровень достигается при величине подлива существенно меньшей, чем это необходимо для обеспечения режима с минимальными энергозатратами, снижение давления перед струйным аппаратом сближает эти характеристики, хотя и повышает минимально-достижимый температурный уровень. В качестве альтернативной рассмотрена ООО РИОП с детандером и криогенным нагнетателем, хотя появление двух машин практически сводит на нет одно из основных преимуществ КГС с РИОП - высокий уровень надежности.

Выбор в качестве базовой двухконтурной КГС с РИОП позволил обосновать типовые технические решения, положенные в основу гибкой криогенной технологии. Отдельные единицы криообо-рудования приобрели свойства модулей, большинство которых может использоваться в КГС различного назначения практически без изменений, за исключением РИОП, схеме и производительность которых должны соответствовать параметрам конкретного СПУ. Основным принципом, положенным в основу объединения технологического оборудования в типовую структуру КГС, является относительная самостоятельность модулей, заключающаяся в возможности автономных поставки и испытаний (вплоть до режимных) и блочного построения системы управления.

В разделе пятом рассматриваются особенности экспериментального исследования и испытаний КГС, как типичного представителя большой технической системы (БТС). Как всякая БТС, КГС не допускает проведение такого объема натурных испытаний, которые обеспечили бы получение полного набора искомых 18 :

0-холодопроизводетальность х-коэСИициент окижения

Р1 > Рг > Рэ

Рве. I. Типовая характеристика турбодетандерной КГУ.

ДРСпк+«Н/«8

Рис. 2. Характеристики криогенной системы СПК-100: а)- в дроссельном режиме работы; б)- в режиме с циркуляционным

эжектором; 1-холодопроизводительность КТО, 2-тепловая нагрузка СПК-100, З-регулировочные характеристики эжектора, 4-гидравлическая характеристика СПК-100; с-расход на токовводы, и-коэффициент эжекции.

О 1000

500

-^Г

Рис. 3. Характеристика ОРГ 100-250/4,5 с подливом жидкого гелия; 1-е детандером в СОО; 2-е дросселем в СОО; 3-е отключенными детандерами в СПО; «-отключение детандеров СПО; у = Сгкул поп"'

Q '

3QHOM

^^ном ^ном

~tcr—¿о—äö—¿о—¿о—kr

T из ШУ, КГ

Рис. 4. Холодопроизводительность КГУ на переменном температурном уровне <в режиме захолаживания); 1-VI-варианты схем по рис.6.

IV V, Vi

Рис. 5. Варианты схем для захолаживания СПУ (исследованы примере захолаживания СИМСа с помощью КГУ ОРТ 100-250/4,6)

n=N/N.

ком 1,25

1,0

Q^conetI J

q=consi

G=const

Рис. 6. Регулировочные характеристики одноконтурных КТО; 1-д регулируемой производительностью компрессора; 2-е нерегулируемым компрессором.

Рис. 7. Принципиальная схема двухконтурной КГС с РИОП; 1-РИОП, 2-оперативный криососуд жидкого гелия, 3- криогенный коллектор, 4-окижитель гелия.

а)Р-дроссель в)Р-дроссель д)Р-детандер

б)Р-детаадер г)Р-детандер

Рис. 8. Схемы РИОП для криостатирования различных СПУ

Рис. 9. Характеристики РИОП для схем по рис.8; 1,2,3,4,6 -соответственно &рко-1.5; 1,0;0,5;0,3;0,1 мПа.

оценок. Вместе с тем в результате режимных испытаний КГС необходимо определить весь спектр действительных параметров системы, уточнить алгоритмы ее функционирования и регламент ее работы. Это оказывается возможным при наличии математических моделей КГС и ее частей (модулей), адекватных реальному обекту и уточненных в процессе автономных испытаний. Для сокращения затрат при проведении автономных испытаний КГС и ее модулей предлагается расчетно-экспериментальный метод, использующий имитационное моделирование в сочетании с натурным экспериментом. При наличии математической модели, адекватной испытываемому объекту с точностью до некоторых коэффициентов, задачей автономных испытаний является определение этих коэффициентов. Особенностью КГС, как объекта испытаний, является то, что в большинстве случаев удается выбрать такие коэффициенты (тешюпритока, гидравлики, эффективности теплообмена, кпд машин и др.), которые в пределах изменения режимных параметров можно считать величинами постоянными. Однако не всегда удается определить искомые коэффициенты непосредственными измерениями. Это связано с тем, что при большом количестве 22

измеряемых параметров в условиях натурных испытаний вероятность того, что все измерения достоверны достаточно мала. Как правило это определяется двумя причинами: установочными погрешностями, которые могут быть следствием как ошибок, так и уровня "незнания", а также тем, что система измерения на стадии автономных испытаний также находится в состоянии отладки и испытаний и не исключены ошибки в монтаже и "сбои" в измерительных цепях и комплексах. В условиях недостаточности экспериментальной информации для облегчения и повышения достоверности поиска источников потерь и определения эмпирических коэффициентов целесообразно до проведения испытаний, расчетным путем оценить влияние основных видов потерь (теплообмена, уточок криоагента, тегогапритока, эффективности детандеров) на такио характеристики КТО, как холодопроизводательность (скорость ожижения), термодинамический кпд, удельные затраты .энергии, а также на распределение характерных параметров ( как правило температур) вдоль теплообменного столба КГУ (по характерным точкам цикла). Обязательным этапом, предшествующим анализу результатов испытаний, является ; :ализ достоверности экспериментальной информации. Здесь невозмо^)э дать исчерпывающие рекомендации и его успех во многом зависит от опыта и профессиональной интуиции испытателя, однако в работе приведены типовые .-ситуации и ряд приемов, позволяющих уменьшить уровень информационной неопределенности и выделить показания приборов, которым можно доверять с вероятностью близкой к единице. Затем, используя эти показания в качестве базовых, ведется процесс "информационного" поиска, основанный на расчете характеристик и распределения температур при различных комбинациях вероятных потерь и их сравнении с результатами испытаний. Заключительным этапом расчетно-экспериментального метода испытаний является расчет характеристик системы по уточненной модели.

Другой особенностью КТО является сложность определения тепловой характеристики системы криостатирования традиционным методом теплового баланса, связанная с точностью определения температур, расходов, паросодержашш. Большинство СПУ работают в узком.диапазоне температур, соизмеримом с суммарной погрешностью системы измерений, кроме того сложная, разветвленная конструкция большинства КТО, наличие отводов к измери-

• 23

тельным и предохранительным устройствам, использование пнев-моуправляемой арматуры создают предпосылки к существенному увеличению тепловых потерь в коммуникациях КГС и СПУ при протекании через них криоагента (гелия) по сравнению с теплопри-током через изоляцию и тепловые мосты. В этом случае известный метод теплового баланса не позволяет разделять два источника тепловых потерь: статический и динамический. Использование метода нестационарного нагрева позволяет разрешить эти проблемы. Суть метода заключается в определении теплопритока к объекту по темпу его естественного отогрева. В общем случае теплоприток к объекту при его нагреве определится как суша:

а = °Нэ + °и • гда 13 - суммарный тепловой поток в зону криогенных температур;

0„ - тепловой поток, аккумулированный гелием: Нв ец ЭI Ор

°На = МКеср-ах_ ~ *Не(ср ~ сг> (ТГр" 'ч ТГ

Оу - тепловой поток, аккумулированный конструктивными материалами: го (1Т

Наибольшие сложности возникают при определении С^, поэтому ' для уменьшения погрешности этого метода целесообразно измерения начинать непосредственно от минимального температурного уровня (4,Б...5 К), тогда для большинства СПУ в силу уменьшения см с понижением температуры погрешность в определении О от неточности определения С^ составит не более 6-7К. Значение достаточно точно можно определить, организуя в каналах объекта процесс изохорного или изобарного нагрева^

(0на> МНвсу-йГ = «Несу-Хх- '

аг рУс 1п(тк/т„) ру с1п

Р=оопзг= "наср-Пг = 1н.Дг = Щ '

где АМ - масса гелия, покинувшая испытуемый объект в процессе изобарного нвгрева за время Дт, легка определяемая любым традиционным способом (например по изменению объема газгольдера).

Раздел шесть посвящен результатам расчетно-эксперимен-тального исследования двухконтурных КГС и их оборудования 24 •

(модули компримирования, очистки, ожижения, криостатирования). Основное внимание в атом разделе уделяется алгоритмам функционирования отдельных модулей, а также КГС в целом в режимах захолаживвния и криостатирования.

Учитывая перспективность использования безгазгольдерных схем компримирования гелия, исследовалась работа таких систем сжатия в пусковых и стационарных режимах, выработаны рекомендации по их проектированию и регулированию.

По системе очистки исследованы способы оптимального регулирования по критерию минимальных затрат жидкого азота. Рекомендован способ регулирования по ДТ как более простой и практически столь же эффективный. Исследован алгоритм функционирования системы очистки и предварительного охлаждения в режиме захолаживания с заданным градиентом температур в СПУ (ДТспу = 50 К), выбраны контуры регулирования для типовой схемы модуля низкотемпературной очистки и предварительного охлаждения.

Выбор эффективных контуров поддержания параметров ожижителя ге.'шя осуществляется в результате анализа статических и динамических характеристик ОГ. Анализ оптимальной хг;4* стврис-тики типового турбодетандеоного ОГ как в дроссольном, так и в детандерном режимах работы С00 позволил сформулировать алгоритм регулирования, заключающийся в том-, что для поддержания максимальной холодопроизводительности ожижителя в зоне 0 < О* поддерживается постоянным давление перед I ступенью турбоде-тандерного агрегата (Рп/Т/Д= р^). а при О > 0* - температура (Тп/т/д= Т*) перед турбодетандерным агрегатом, регулируя давление (Рп/Т/Д< Рщах'* Есди в Рези1мв криостатирования СПУ ОГ независимо от колебания тепловой нагрузки потребителя работает практически в ожижительном режиме с небольшой долей рефрижераторной нагрузки, то в режиме захолаживания он используется как типичный рефрижератор. Это накладывает свой отпечаток как на схему, так и на состав оборудования ОГ. Организация работы ОГ в процессе захолаживания ставит ряд научно-практических задач, в том числе: возможность и необходимость использования резервного компрессорного и детандерного оборудования, определение необходимого количества и температурных уровней ввода потока гелия, возвращаемого из СПУ и условий перехода с одного ввода на другой, эффективность яс

25

пользования парожидкостного детандера С00 в режиме захолаживания. Проведенный анализ позволил выработать рекомендации по плавному ведению режима захолаживания с использованием детандера в ООО и двух дополнительных вводов обратного потока из СПУ в ожижитель (рис. 10.).

Алгоритм функционирования системы криостатирования, основным модулем которой является РИОП, определяется типом СПУ и характером его тепловой нагрузки. Однако для дроссельных и дроссельно-эжекторных С00 РИОП удалось выработать основные принципы регулирования и олрэделить возможные регулирующие органы и параметры регулирования, в результате чего поставлена задача создания регулируемых эжекторов и приборов для измерения паросодержания гелия.

В заключительной части этого раздела приведены характеристики двух наиболее крупных двухконтурных КГС с РИОП: уста-, новки Токамак-15 и ускорительно-накопительного комплекса УНК-3000.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

I.. Из анализа различных СПУ и их КТО установлено, что для крупных СПУ преимущественно используются циркуляционные системы криостатирования. Обобщены требования СПУ, как объектов криостатирования, предъявляемые к КГС: высокая эффективность в т.ч. при переменном характере тепловой нагрузки, высокая надежность при длительном цикле непрерывной работы, высокий уровень автоматизации. Проведено обобщение широкой номенклатуры КГС в рамках предложенной классификации, проанализированы преимущества и недостатки одно- и двухконтурных КТО, показано, что для криостатирования современных СПУ, работающих в условиях меняющейся тепловой нагрузки и создающихся в условиях недостаточности исходной информации, перспективными, наиболее полно удовлетворяющими перечисленным требованиям являются двухконтурные КГС с РИОП.

2. КГС СПУ является большой технической системой, что определяет при создании КГС необходимость системного подхода, заключающегося, в частности, в учете взаимосвязи и взаимовлияния всех компонентов КГС и режимов работа системы, особенно режимов криостатирования и захолаживания. Предложен^ 2К

физико-математические модели и алгоритмы расчета статических и динамических режимов работы КГС. Для эффективного использования модели элементов и систем и методы решений должны удовлетворять требованиям быстродействия и удовлетворительной точности, для чего разработаны численно-аналитические метода решения упрощенных моделей. Показано, что точность получаемых характеристик в большей степени зависит от достоверности и точности исходных данных, чем от точности математического описания и всегда существует некий доверительный интервал, ширина которого различна на разных стадиях создания системы.

3. В силу специфического поведения теплоемкости гелия, оптимальная температура избыточного обратного потока, вводимого в РИОП не должна понижаться ниже 6 К, однако из-за большего удобства работы, учитывая слабо выраженный оптимум, рекомендовано использование жидкого гщзтя, что позволяет комплектовать двухконтурную систему ожижителями и сосудами жидкого гелия общепромышленного назначения. Исследованы схемы РИОП с различными СОО, обеспечивающие эффективное криостати-рование широкой номенклатуры СПУ в диапазоне тгчпэратур 3,2 & Т & 12 К и давлений 0,1 ^ р ? 2,0 мПа. j

4. На базе даухконтурной КТО с РИОП разработана структура системы криогенного обеспечения СПУ с использованием типовых модулей: компримирования, очистки и .предварительного охлаждения, ожижения. Исследованы алгоритмы функционирования этих модулей, рекомендованы наиболее эффективные контуры регулирования в режимах криостатирования и звхолаживания. Показано, что разработанные модули могут практически без изменения тиражироваться в ряды оборудования по производительности (400, 800, 1600, 2400 КГ/*Ч) ДЛЯ КГС любых СПУ.

6. Разработана ресурсосберегающая методика испытаний КГС, широко использующая математическое моделирование и результаты автономных испытаний'КГС и ее отдельных элементов и модулей. Показана необходимость, в условиях натурного эксперимента со сложной криогенной системой, оценки достоверности экспериментальных дашшх, предложены некоторые типовые приемы, облегчающие эту оценку.

6. Для. определения тепловой нагрузки СПУ и криогенных соединительных коммуникаций, а также для выделения из суммы тепловых потерь составляющей стационарного теплопритока через

27

теплоизоляционную систему предложен метод нестационарного отогрева. Определен диапазон температур (Т = 10 К), в котором для большинства СПУ этот метод может быть использован с погрешностью не более 7-5Ж.

7. Разработан алгоритм создания КГС для СПУ с учетом использования математического моделирования на каждой стадии создания, результатов экспериментального исследования отдельных элементов и модулей КГС, автономных и комплексных испытаний системы.

8. В результате проведенного расчетно-эксперимвнтального исследования был открыт ряд новых эффектов и сделаны некоторые конкретные рекомендации:

- для исключения источников дополнительных тепловых потерь прри разработке разветвленной криогенной гелиевой системы по возможности избегать: "штыковых" (байонетных) соединений, "теплых" тупиковых отводов, исключить использование традиционных (с теплыми импульсными трубками) измерителей давления и перепада давлений (расходов), а также, по возможности, теплых предохранительных устройств;

- для обеспечения экономичной эксплуатации КГС СПУ увеличивать модульность компрессорного оборудования до 2-3 независимо от регламента работы системы, а для обеспечения плавного регулирования производительности создать регулируемые гелиевые компрессоры с диапазоном регулирования до 50 Ж;

- ожижители гелия с нерегулируемыми турбодетандерами могут эффективно регулироваться при переходе в рефрижераторный режим путем снижения давления перед первой ступенью турбодетан-дерного агрегата;

- в связи с выявленной неоднозначностью характеристики ожижителя гелия при большой тепловой нагрузке последний может попасть в неэффективную область работы, путь выхода из которой лежит через увеличение доли потока гелия, поступающего в СОО ("дроссельного" потока) вплоть до снижения давления перед турбодетандерным агрегатом ступени предварительного охлаждения.

Работа в целом привела к созданию нового поколения криогенных гелиевых систем, предназначенных для криостатирования сверхпроводящих устройств, сокращению сроков их разработки и испытаний. Результаты работы использовались при проектирова-28 '

Вии КГС криокомплексов Токамак-1б, УНК-3000, ИТЭР, а- также при испытаниях и эксплуатации тагаи СПУ как СПК-100, ГСГО-60, Токамак-7, СИМС, Токамак-15.

0<5означения:Ср, су - изобарная и изохорная теплоемкость соответственно. дж/кг.К; F - поверхность, м2; G - расход, кг/с;

1 - энтальпия, Дж/кг; К - коэффициент теплопередачи, Вт/м^К; Н - масса, кг; Р - периметр, м; р - давление. Па; Q- тепловой поток, ВТ; R - газовая постоянная, Дж/кгК; S - площадь поперечного сечения, м2; Т - температура, К; и - внутренняя энергия, Дж/кг; V - объем, м3; х - координата, м; Z - коэффициент сжимаемости; а - коэффициент теплоотдачи, Bt/iAc; t, xq, i* -время, транспортное и характерное время соответственно, с; р - плотность, кг/м3; т) - кпд.

Индексы: S - прямой поток; R - обратный поток; W - стенка; вх - вход; вых - выход; д - динамический; ст - статический; к - конец; н - начало.

Основное содержание диссертации опублиьоь но в работах:

1. Основные положения методики термодинамической анализа криогенных систем / Горбачев С.П., Буткевич И.К., Барышева А.И., Микитенко Е.Д. // Тез. докл. I Всес. конф. по криог. технике.- М., 1973.- 0.122-123.

2. Инженерные методы расчета квазистатических и динамических режимов работы теплообменников криогенной системы / Буткевич И.К., Веремчук С.И., Зуев H.A. и др. // Межреспубликанский сб. "Хол. техника и технология".-К., Техника, 1Э79.-С.48-БЗ.

3. Буткевич И.К., Зуев М.А., Романишин В.Ф. Нелинейная модель взаимодействия потоков криоагента в теплообмешшх аппаратах // Инж.-физич. журнал.- 1986.- т.51, №3.- С.383-388.

4. Буткевич И.К., Зуев М.А., Романишин В.Ф. Квазилинейная модель взаимодействия потоков криоагента теплоносителей в трехпоточном теплообменнике // Инж.-физич. журнал.- 1937.-Т.БЗ, J*6.- С.937-942.

5. Буткевич И.К., Зуев М.А., Романишин В.Ф. Квазиданами-ческое моделирование теплообмешшх процессов // Инж.-физич. журнал.- 1989.- т.66, СЛ17-126.

6. Буткевич И.К., Романишин В.Ф., Костров А.Н. Моделиро-

29

вание динамических режимов работы сложных систем // Межвуз. сб. научн. тр. "Совр. пробл. гидродинамики и теплообмена в элементах энерг. установок и криог. технике".- М., ВЗМИ, -1986.- С.91-99.

7. Буткевич И.К., Веремчук С.И., Зуев М.А. Теоретическое и экспериментальное исследование квазистационарных режимов работы криогенных гелиевых установок // Тез. докл. Всез. конф. по холоду. Секц. I-II.- Ташкент., 1977.- С.Б-6.

8. Базовые решения в системах криогенного обеспечения сверхпроводящих устройств./ Коваленко В.Д., Бармин Н.В., Буткевич И.К. и др. // Сверхпроводимость в технике.- Труда Всес. конф. по техн. исп. сверхпроводимости.- Л.. 1984.- С.177-180.

9. Результаты исследования криогенной гелиевой системы для СПК-100./ Буткевич И.К., Веремчук С.И., Матвеев H.A. и др. // Сверхпроводящие ЛЭП: Сб. научн. тр. ЭНИН.- М., 1979.-С.36-47.

10.Натурное исследование циркуляционного контура системы криогенного обеспечения сверхпроводящего кабеля СПК-100./ Добровольский Л.Н., Аринин А.Ф., Аринин В.Ф.. Бендик Н.Г., Буткевич И.К. и др. // Межвуз. сб. науч. тр. "Совр. пробл. гидродинамики и теплообмена в элементах энерг. уст. и криог. техн.".-М., ВЗМИ, 1388.- С.2Э-35.

11.Создание и исследование криогенной гелиевой системы. / Буткевич И.К., Иньков А.П., Уткин В.Н. и др. // Хим. и нефт. машиностр.- 1980, *7.- С.7-9.

12.Результаты длительных испытаний криогенной гелиевой системы установки Токамак-7./ Буткевич И.К., Коваленко В.Д., Морковкин И.М. и др. // Тез. докл. III Всес. науч.-Техн. конф. по криог. технике "1фиог. техн. - 82".- М., 1982.- С.8-9.

13.Результаты испытаний криогенного комплекса СИЫС./ Балашов Ю.А., Бармин Н.В., Буткевич И.К. и др. // Докл. III Всес. конф. по инж. пробл. термояд, реакторов.- М., 1984.-С.284-292.

14.Буткевич И.К., Микитенко Е.Д., Пуртов H.A. Сравнительный термодинамический анализ двухконтурных криогенных гелиевых систем.// Тез. докл. Меадунар. науч.-практ. конф. "Криог. техн. - науке и производству".- М., 1991.- С.43.

15.Буткевич И.К., Пуртов H.A., Микитенко Е.Д. Анализ

схем рефрижераторов с избыточным обратным потоком для циркуляционных объектов криостатирования. // Кэшзуз. сб. науч. тр. "Совр. пробл. гидродинамики и теплообмена в элементах энерг. уст. и криог. техн."- Н., МИЛ, 1989.- C.I27-I32.

16.Совершенствование ступеней окончательного охлаадения со струйными аппаратами рефрижераторов с избыточным обратным потоком./ Добровольский Л.Н., Аринин А.Ф., Аринин В.Ф., Бут-кевич И.К. и др.// Меквуз. сб. науч. тр. "Совр. пробл. гидродинамики и теплообмена в элементах энерг. уст. и криог. техн."- М., ЫШ. 1989.- C.II9-I27.

17.Криогенные гелиевые системы для Токамаков. Опыт испытания и эксплуатации./ Блазнин Ю.П., Буткевич И.К., орбачев О.П. и др. // Тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. "Криог. техн. - науке и производству".- М., 1991.- С.40.

18.Tokamak-i 5 cryogenic syetem. The results of the design and experimental researches. Operation experience./ But-kevltch I.K., Vererachuk S.I., Duhanin Yu.I. e.a. // AbBtr. 12-th Intern, conf. on Magnet Technology.- L., USSR,- 1591.-P.387.

19.К вопросу разработки автоматизированной Kpi^> генной системы Токамак-15./ Буткевич И.К., Бармин Н.Ф., '¿ъремчук О.И. и др. // Докл. III Всес. конф. по инж. пробл. термояд, реакторов.- М., 1984.- т.2.- С.61-68.

20.Cryogenic cooling and maintenance systems or the superconducting magnets of big accelerators./ Butkevitch I.K., Grygoreriko H.M., Dudkln I.E. e.a. // Possibilities and Limitations ior Supercond. accel. magnets: Proc. of ICFA Workshop.- Protvlno, USSR.- 1980.- P.135-145.

21.Криогенная система ИТЭР./ Буткевич И.К., Коваленко В.Д., Микитенко Е.Д. и др. // Вопросы атомной науки и техники; науч.-техн. сб., серия Термоядерный синтез.- Вып.1.- М., .1991.- С.23-29.

22.Буткевич И.К.,-Курдюков .В.И., Ромашшин В.Ф. Оперативный анализ работы криогенных гелиевых систем в процессе испытаний.// Тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. "Криог. техн. - науке,и производству".- М.а I99I.-C.44.

23.Tokamak-15 сос»1 down and steady-state Operation Modes./ Butkeyltch I.K., Veremchuk S.I.6 Duhanin У.1. e.a.// Abstr. The 14-th Intern. Cryog. Eng. Coni.~ Kiev, Ukraine.-

31

Лше, 1992.-P.51.

24.Butkevitch I.K. The Large Cryogenic Helium Systems for Superconducting Magnets.// Abstr. The 14-th Intern. Cryog. Eng. Conf.- Kiev, Ukraine.- June, 1992.- P.T8.

25.A.c. 820351 СССР, МНИ В 9/00, 12/00. Система криоста-тирования сверхпроводящих электротехнических устройств с то-ковводами./ Буткевич И.К., Готвянский Н.Ф., Коваленко В.Д. и др. (СССР).- * 2581885; Звявл. 27.02.78, ДСП.

26.А.с. 1207256 СССР, МКИ В 9/00. Способ управления режимом захолаживания криогенной гелиевой .системы./ Буткевич И.К., Духанин D.W., Романишин В.Ф. и др. (СССР).- * 3787369; Заявл. 25.06.84, дсп.

27.A.c. 551906 СССР, МКИ В 9/00. Способ охлаждения крио-статируемого объекта./ Буткевич И.К., Коваленко И.М., Морковкин И.М. и др. (СССР).- * 2162895; Заявл. 06.08.75. дсп.

28.A.C. 953387 СССР, МКИ В 49/00. Способ автоматического управления криогенной гелиевой системой./ Буткевич И.К., Гольман И.А., Марков В.М. и др. (СССР).- Jt 2986874; Заявл. 26.09.80.

29.A.c. I3I2348 СССР. МКИ В 9/02. Эжекторнан ступень криогенной установки./ Добровольский Л.Н., Буткевич И.К., Аринин А.Ф. и др. (СССР).- * 3946039; Заявл. 19.08.85.

30.А.с. 819525 СССР, МКИ В 9/00. Способ автоматического регулирования криогенной гелиевой системы./ Буткевич И.К., Веремчук С.И., Романишин В.Ф. и др. (СССР).- * 2769626; Заявл. 21.05.79.

- , , * I *.. » V

Подписано к печати 17.0/.93. 0бъем 2,0 п!л. QaK; У£5~-Тир*Л00 '

Типография МГТУ им. Н.Э.Баумана