[發明專利]一種可防凝露的超導電力設備杜瓦結構

在審

• 申請號: 201410290282.3
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104051119A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 陳輝祥;洪輝;朱浩駿;韋斌;余夢澤;牛國俊;王海珍;熊志全
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電網規劃研究中心;北京云電英納超導電纜有限公司
• 主分類號: H01F6/04
• 分類號: H01F6/04
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術領域

本發明涉及一種可防凝露的杜瓦結構，該杜瓦應用于超導電力設備。

背景技術

高溫超導材料經過近20年的技術進步，已經獲得較大的發展。BSCCO和YBCO兩種高溫超導帶材每年產量已達上百公里，最長帶材長度可達數千米。高溫超導材料在電力應用、國防、科學研究方面即將進入大規模應用階段。高溫超導材料一般采用液氮直接浸泡的冷卻方式。將高溫超導材料制成的超導部件安裝在低溫容器中，由低溫容器來實現超導材料所需要的低溫環境。

低溫容器按照絕熱形式可以分為:非真空型和真空型。真空型低溫容器的絕熱結構包括高真空絕熱結構、真空堆積絕熱結構、高真空多層絕熱結構。真空型低溫容器(杜瓦)的絕熱效果和體積均優于非真空型低溫容器。超導電力設備對絕熱效果、設備體積、設備可靠性都有較高要求，一般采用真空型低溫容器，尤其是高真空多層絕熱低溫容器。

杜瓦的絕熱效果主要由真空度決定。當真空度低于一定閾值時，杜瓦的絕熱效果會發生突然惡化，表觀熱導率快速增加。隨著絕熱效果變差，杜瓦的表面溫度也隨之降低。當表面溫度高于空氣露點溫度時,表面換熱處于自然對流狀態。當空氣溫度低于空氣露點溫度時，情況發生了變化。空氣中的水蒸氣開始凝結,并在低溫容器表面形成一層很薄的液膜，即凝露現象。空氣側的換熱系數不再是單純的對流換熱系數,而是對流與冷凝換熱的復合,或者說是顯熱交換與潛熱交換之和。同等條件下冷凝換熱要比自然對流換熱強烈得多,換熱發生了本質的變化,從而會引起漏熱與低溫液體蒸發率的劇增。杜瓦凝露現象除了由杜瓦真空度變差引起外，外界空氣濕度變化也會引起杜瓦的凝露。

杜瓦凝露對于氣體液化、氣體分離、低溫液體輸送等工業應用來說帶來的后果是漏熱增加，只要在一定時間內對杜瓦進行抽真空，就不會造成嚴重后果。對于超導電力設備，杜瓦凝露帶來的后果則非常嚴重。超導電力設備的杜瓦一般是由不銹鋼制成，為內、外壁結構的雙層壁容器，外壁和內壁之間是真空空間。在潮濕或低溫環境下更容易發生凝露現象。杜瓦凝露一方面會造成漏熱增加，另一方面會造成絕緣性能下降，一旦凝露形成的水滴到鐵心或線圈上時，會造成絕緣性能下降，有可能引起環流或放電；另外，超導電力設備在掛網運行時是不允許對杜瓦進行抽真空的。而絕緣性能的削弱則影響著超導電力設備可靠性和安全性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是提供一種可有效防止凝露的高溫超導電力設備杜瓦結構。

解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種可防止凝露的超導電力設備杜瓦結構，其特征是：所述的杜瓦的外壁的外表面覆蓋有一憎水材料涂層。

所述的涂層形態是固體或薄膜，通過噴涂、電鍍或包裹方式覆蓋在杜瓦外壁上。

在上述基礎上，本發明還可以有如下的改進型：

所述的杜瓦的內壁3和外壁4之間的真空空間中安裝有絕熱材料5-熱導率較低的顆粒狀粉末，或是由絕熱紙和鍍鋁薄膜組成的多層絕熱材料。

有益效果：本發明的杜瓦表面所具有的憎水材料涂層，在濕度比較大或者溫度比較低的情況下，能減少空氣中水汽在杜瓦表面凝結產生的凝露現象，從而避免杜瓦凝露帶來的絕熱變差和絕緣性能削弱等不良后果，提高超導電力設備的安全可靠性。

附圖說明

圖1為本發明的杜瓦結構實施例一剖視示意圖；

圖2為本發明的杜瓦結構實施例二剖視示意圖。

圖中：1為安裝在杜瓦內的超導部件，譬如高溫超導磁體；2為杜瓦內壁；3為杜瓦外壁；4為涂層；5為絕熱材料。

具體實施方式

本發明實施例一如圖1所示，超導部件1安裝在杜瓦內壁2的內部，并浸泡在液氮中。杜瓦外壁3和杜瓦內壁2之間是真空空間,杜瓦通過真空來實現絕熱。杜瓦內3和杜瓦外壁4是金屬材料或非金屬材料。

杜瓦外壁3的表面覆蓋著涂層4，涂層4將杜瓦外壁3和空氣隔絕。涂層材料是具有憎水性能的材料，形態可以是固體、薄膜等，通過噴涂、電鍍、包裹等方式覆蓋在杜瓦外壁3上。通過涂層4覆蓋在杜瓦外壁3，降低或者防止水露在杜瓦表面的形成，達到減少杜瓦漏熱和保護絕緣的目的。

本發明的實施例二如圖2所示，絕熱材料5安裝在內壁3和外壁4之間的真空空間中。絕熱材料有兩種，一種是熱導率較低的顆粒狀粉末，填充在內壁3和外壁4之間。另一種是由絕熱紙和鍍鋁薄膜組成的多層絕熱材料，安裝在真空空間，起到將漏熱減到最小程度的作用。實施方式2的杜瓦結構其他部件和實施方式1相同。

本發明涉及杜瓦，特別是超導電力設備中的杜瓦。杜瓦在使用過程中，如果周圍環境濕度過大或者溫度過低，或者杜瓦真空度降低導致杜瓦壁溫度下降時，會有水汽冷凝在杜瓦壁上，從而降低杜瓦的保溫性能，也會影響杜瓦附近設備(如線圈、鐵心等)的絕緣性能。本發明提出一種新型的杜瓦結構，在杜瓦外表面具有涂層。這種涂層有防止杜瓦凝露的功能，通常使用一些憎水材料作為涂層。