[发明专利]一种可防凝露的超导电力设备杜瓦结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种可防凝露的杜瓦结构，该杜瓦应用于超导电力设备。

背景技术

高温超导材料经过近20年的技术进步，已经获得较大的发展。BSCCO和YBCO两种高温超导带材每年产量已达上百公里，最长带材长度可达数千米。高温超导材料在电力应用、国防、科学研究方面即将进入大规模应用阶段。高温超导材料一般采用液氮直接浸泡的冷却方式。将高温超导材料制成的超导部件安装在低温容器中，由低温容器来实现超导材料所需要的低温环境。

低温容器按照绝热形式可以分为:非真空型和真空型。真空型低温容器的绝热结构包括高真空绝热结构、真空堆积绝热结构、高真空多层绝热结构。真空型低温容器(杜瓦)的绝热效果和体积均优于非真空型低温容器。超导电力设备对绝热效果、设备体积、设备可靠性都有较高要求，一般采用真空型低温容器，尤其是高真空多层绝热低温容器。

杜瓦的绝热效果主要由真空度决定。当真空度低于一定阈值时，杜瓦的绝热效果会发生突然恶化，表观热导率快速增加。随着绝热效果变差，杜瓦的表面温度也随之降低。当表面温度高于空气露点温度时,表面换热处于自然对流状态。当空气温度低于空气露点温度时，情况发生了变化。空气中的水蒸气开始凝结,并在低温容器表面形成一层很薄的液膜，即凝露现象。空气侧的换热系数不再是单纯的对流换热系数,而是对流与冷凝换热的复合,或者说是显热交换与潜热交换之和。同等条件下冷凝换热要比自然对流换热强烈得多,换热发生了本质的变化,从而会引起漏热与低温液体蒸发率的剧增。杜瓦凝露现象除了由杜瓦真空度变差引起外，外界空气湿度变化也会引起杜瓦的凝露。

杜瓦凝露对于气体液化、气体分离、低温液体输送等工业应用来说带来的后果是漏热增加，只要在一定时间内对杜瓦进行抽真空，就不会造成严重后果。对于超导电力设备，杜瓦凝露带来的后果则非常严重。超导电力设备的杜瓦一般是由不锈钢制成，为内、外壁结构的双层壁容器，外壁和内壁之间是真空空间。在潮湿或低温环境下更容易发生凝露现象。杜瓦凝露一方面会造成漏热增加，另一方面会造成绝缘性能下降，一旦凝露形成的水滴到铁心或线圈上时，会造成绝缘性能下降，有可能引起环流或放电；另外，超导电力设备在挂网运行时是不允许对杜瓦进行抽真空的。而绝缘性能的削弱则影响着超导电力设备可靠性和安全性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种可有效防止凝露的高温超导电力设备杜瓦结构。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种可防止凝露的超导电力设备杜瓦结构，其特征是：所述的杜瓦的外壁的外表面覆盖有一憎水材料涂层。

所述的涂层形态是固体或薄膜，通过喷涂、电镀或包裹方式覆盖在杜瓦外壁上。

在上述基础上，本发明还可以有如下的改进型：

所述的杜瓦的内壁3和外壁4之间的真空空间中安装有绝热材料5-热导率较低的颗粒状粉末，或是由绝热纸和镀铝薄膜组成的多层绝热材料。

有益效果：本发明的杜瓦表面所具有的憎水材料涂层，在湿度比较大或者温度比较低的情况下，能减少空气中水汽在杜瓦表面凝结产生的凝露现象，从而避免杜瓦凝露带来的绝热变差和绝缘性能削弱等不良后果，提高超导电力设备的安全可靠性。

附图说明

图1为本发明的杜瓦结构实施例一剖视示意图；

图2为本发明的杜瓦结构实施例二剖视示意图。

图中：1为安装在杜瓦内的超导部件，譬如高温超导磁体；2为杜瓦内壁；3为杜瓦外壁；4为涂层；5为绝热材料。

具体实施方式

本发明实施例一如图1所示，超导部件1安装在杜瓦内壁2的内部，并浸泡在液氮中。杜瓦外壁3和杜瓦内壁2之间是真空空间,杜瓦通过真空来实现绝热。杜瓦内3和杜瓦外壁4是金属材料或非金属材料。

杜瓦外壁3的表面覆盖着涂层4，涂层4将杜瓦外壁3和空气隔绝。涂层材料是具有憎水性能的材料，形态可以是固体、薄膜等，通过喷涂、电镀、包裹等方式覆盖在杜瓦外壁3上。通过涂层4覆盖在杜瓦外壁3，降低或者防止水露在杜瓦表面的形成，达到减少杜瓦漏热和保护绝缘的目的。

本发明的实施例二如图2所示，绝热材料5安装在内壁3和外壁4之间的真空空间中。绝热材料有两种，一种是热导率较低的颗粒状粉末，填充在内壁3和外壁4之间。另一种是由绝热纸和镀铝薄膜组成的多层绝热材料，安装在真空空间，起到将漏热减到最小程度的作用。实施方式2的杜瓦结构其他部件和实施方式1相同。

本发明涉及杜瓦，特别是超导电力设备中的杜瓦。杜瓦在使用过程中，如果周围环境湿度过大或者温度过低，或者杜瓦真空度降低导致杜瓦壁温度下降时，会有水汽冷凝在杜瓦壁上，从而降低杜瓦的保温性能，也会影响杜瓦附近设备(如线圈、铁心等)的绝缘性能。本发明提出一种新型的杜瓦结构，在杜瓦外表面具有涂层。这种涂层有防止杜瓦凝露的功能，通常使用一些憎水材料作为涂层。