光纤光栅下真空环境不锈钢热传递特性与效率提升

本文研究了基于光纤光栅的真空环境不锈钢热传递特性，针对托卡马克装置中真空室内部支撑结构的原型，选择了304不锈钢作为研究平台。作者构建了一个专门的真空环境光纤光栅温度场测量系统，通过铝合金加热板分别在常压和真空条件下对不锈钢平台进行热载荷测试。研究采用微型化管式封装的光纤光栅温度传感器来精确监测各测点的温度变化。 实验结果显示，在真空环境中，随着热稳态的建立，测点的温度明显高于在常压条件下的相应值。具体来说，真空环境下不锈钢平台达到热平衡所需的时间约为4900秒，而在常压状态下则大约需要6150秒。这表明，真空环境中的热量传递主要依赖于热传导和热辐射，而非热对流，因为常压下不锈钢平台会与空气发生显著的热对流交换，导致热量散失。 由于真空环境减少了热对流的影响，不锈钢平台在真空条件下热量损失较少，传热效率相对更高。这一发现对于优化真空环境中不锈钢结构的热管理设计具有重要意义，特别是在需要考虑温度控制和能效提升的应用场景中，如核聚变反应堆、太空探测器等设备的设计和维护。 本研究的关键词包括光纤光学、光纤布拉格光栅、不锈钢、热量传递以及真空，这些技术在热工领域具有广泛的应用前景。通过这种基于光纤光栅的温度传感技术，科研人员能够更准确地理解和控制不锈钢在极端环境下的热行为，为进一步发展高性能材料在航空航天、能源和工业设备中的应用提供了理论依据。