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玻璃广口实验液氦杜瓦瓶的漏热和温度分布一

浏览次数:88发布日期:2021-03-15

在使用实验液氦杜瓦瓶时,对它的漏热和瓶内温度分布有所了解是重要的。找到漏热的主要因素加以克服,可以使蒸发速度降低,大大地延长实验时间;在一些实验中,如装置在4.2K液面以上的恒温器,超导电引线的使用,77K屏或挡板的设置等,则要知道瓶内温度的分布情况.对广口实验杜瓦, J.Boardman, P.Lyn an和R.G.Scurlock等1在研究瓶内温度分布及气流分布的基础上提出了减少漏热的一些方法,倉岡泰郎等又特别研究了从瓶口室温部分向下的辐射的影响和计算,但大多是处理瓶内壁上部有固定的液氮冷却77K温度点的金属杜瓦。在瓶壁温度分布方面, M.J.Crooks对玻璃杜瓦进行了测量, 但主要工作也是对瓶内壁上部固定在77K的杜瓦做的,并且只研究了77K以下的部分.国内一般使用70cm长双层壁一直通到室温的玻璃杜瓦瓶,我们研究了这类杜瓦的漏热及
瓶温分布、本文报道了我们的一些实验结果.
漏热
一、
1.所用液氨杜瓦是一般热电测量和温度测量中常用的外径80mm,内径60mm,长700mm的镀银玻璃杜瓦瓶(上海玻璃一厂制造),外面套一外径120mm,内径95mm,长600mm的液氮杜瓦瓶(图1).总的漏热由20至30分钟内液面高度i的变化算出,误差土2mW.用手电照射,通过1cm左右宽窄未镀银的垂直狭缝,可清晰地看到液面.液氮杜瓦和液氦杜瓦的透明狭缝对正.实验表明,在没有直射光线照射时,狭缝错开和对正,液氦的蒸发差别很小,从我们所用的浮子流量计估计,小于3mW.在观察液面时用手电照射,

 由于和总的观察时间相比,照射时间只占1%左右,影响很小.实验时,两瓶狭缝对正,没有直射光线.氮液面一直维持在较高的位置,离液氮杜瓦瓶口7±2cm处.进人液氦的还有一支输液管(图1中未画出),为消除热声振荡的影响,实验时,输液管上口和气柜相连.
2.广口杜瓦主要的漏热来源有三.一是从处在室温的杜瓦瓶口向下的热辐射qp,二是沿着杜瓦瓶壁向下的固体传热9c,三是从
液氦杜瓦瓶77K外壁向液体氦的热辐射4R及通过剩余气体的传热4g.重要的是要设法大致估计出每一项的大小,在具体情况下找
出主要的漏热来源.液He杜瓦一防辐射挡板液N弹性铜片热电偶滑动结点
4.
在灌液氦前,先用空气冲洗液氨杜瓦夹层6一10次,每次抽到10-2托,然后充入大气以保证去除因渗漏或其它原因进入夹层的多余的氦气,*后抽到3×10-²托左右.灌入液氨,由于液氦的冷凝作用,剩余气体传热q:可以忽略.在各次实验中,处理杜瓦瓶夹层
的时间长短,次数多少,真空程度都不尽相同,但总的漏热基本不变,证实了这种看法知道了银层的辐射系数,77K侧壁的热辐射qo近似地可以算出.我们采取比较保守的估计,取银层辐射系数8=0.03.这一项漏热和冷表面的面积,即液面高度成正比,约
1--3mW.
沿壁向下的传导漏热依赖于蒸发的冷气流吸收热量的多少.一般讲测出沿瓶壁的温度分布,知道了所用玻璃的热导率后可以算出.由于没有热导率的准确数据,我们采用另外的方法1.习:用一浸没在液氦中的加热器加热,选择某一加热功率qh使沿壁向下的固体
传热全部为上升的冷气流吸收,此时总的漏热为qx.q.一qa一GR+qo(图2),加热器功率为零时的总漏热用q.表示,4o一(9:一qh)一4c.在我们的实验中,选用4h~50mW,得到的结果一般要比按温度梯度和热导系数估计的大一些.

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