|
|
Experimental study of high rayleigh number convection using cryogenic gaseous 4He
Urban, Pavel ; Musilová, Věra ; Skrbek, L.
Several laboratories worldwide try to elucidate the underlying mechanisms of turbulent thermal convection using cryogenic He gas, a working fluid with truly remarkable and widely tuneable properties. The focus is on the efficiency of the heat transfer, experimentally studied via the Nusselt (Nu) versus Rayleigh number (Ra) dependence, especially at very high Ra. In order to resolve existing controversies among published results, we designed and built a cryogenic apparatus capable of reaching Ra up to 2 × 10e15, thus covering the range of interest where various transitions such as that into the theoretically predicted ultimate Kraichnan regime have been claimed. The cylindrical convection cell of 300 mm both in diameter and height is designed to withstand pressures up to 250 kPa at working temperatures between 4.2 K and 12 K. The main advantage of this apparatus is minimized influence of its cell design and materials used on the studied convection. The first experimental results are resented.
|
|
| |
|
| |
|
|
Černé povrchy pro použití v kryotechnice
Králík, Tomáš ; Hanzelka, Pavel ; Musilová, Věra ; Srnka, Aleš
V oboru kryogeniky a aplikacích pro výzkum vesmíru je někdy nutné používat povrchy s vysokou absorpcí nebo emisí tepelného záření. Realizace dostatečně černého povrchu použitelného v nízkoteplotních aplikacích je mnohem obtížnější než vytvoření vysoce odrazivého povrchu. V příspěvku jsou prezentovány výsledky měření tepelně radiačních vlastností (emisivita a absorptivita) povrchů jako jsou epoxidové povlaky, nátěry a tenké vrstvy v rozsahu teplot 20 K až 300 K zdroje tepelného záření.
|
|
|
Návrh a testování kryostatu s experimentální celou pro turbulentní tepelnou konvekci
Urban, Pavel ; Hanzelka, Pavel ; Musilová, Věra ; Srnka, Aleš ; Skrbek, Ladislav
Navrhli jsme experimentální celu héliového kryostatu pro studium přirozené turbulentní konvekce při velmi vysokých Rayleigho číslech (1e6 < Ra < 2e15) s kryogenním 4He jako pracovním plynem. Hlavním cílem naší studie je vyřešení otázky přechodu do závěrečného Kraichnanova režimu v rozsahu dosažitelných Ra, protože podobné experimenty s kryogenním héliovým plynem v Chicagu, Grenoblu, Oregonu a v Terstu podaly kontroverzní vysvětlení. Skupina v Grenoblu pozorovala při svém experimentu Kraichnanův režim nad Ra = 1e11. Tento jev nebyl pozorován v ostatních laboratořích. Naše nově vyvinutá válcová konvekční cela s měnitelným poměrem stran G a s velmi tenkou stěnou z nerezové oceli je velmi vhodná k řešení tohoto problému stejně jako k řešení zůstávajícího sporu o závislosti Nu(Ra,Pr,G).
|
|
|
Přenos tepla napříč superizolacemi z pokojových do nízkých teplot
Hirschl, Ch. ; Králík, Tomáš ; Laa, Ch. ; Musilová, Věra ; Schmid, T. ; Stipsitz, J.
Po více jak 30 let jsou k dispozici tepelná měření a analytické vztahy pro výpočet přenosu tepla superizolacemi (SI). S ohledem na teplotní závislost emisivity hliníku, nejčastěji používaného materiálu pro odrazivé povrchy, byli odvozeny vztahy na základě Stefanova-Boltzmannova zákona pro přenos tepla zářením. Výsledkem jsou vztahy pro přenos tepla napříč SI se započítáním členu pro tepelnou vodivost. Provedly jsme výpočty tepelného toku s využitím nových výsledků měření teplotní závislosti emisivity a tepelné vodivosti pomocí běžného programového vybavení. Přenos tepla napříč SI a rozložení teploty uvnitř SI spočítaný tímto novým postupem byl porovnán s již známými výpočty a měřeními.
|
|
|
Návrh héliového kryostatu pro studium turbulentní tepelné konvekce při kryogenních teplotách
Srnka, Aleš ; Hanzelka, Pavel ; Musilová, Věra ; Urban, Pavel ; Skrbek, Ladislav
Prezentujeme návrh kryostatu s experimentální celou pro turbulentní tepelnou konvekci, používající velmi studený héliový plyn. Návrh je založen na našich dlouhodobých zkušenostech s návrhy kryostatů, obzvláště pak nízkoztrátových kryostatů pro NMR magnety. Uzávěr a dno konvekční cely je vyrobeno ze silných Cu desek. Válcová stěna z nerezové oceli se skládá ze tří částí; střední část je zaměnitelná a umožňuje změnu poměru stran cely. Dalším cílem návrhu je snížení parazitního tepelného toku z měděných desek přes válcovou stěnu cely do vnitřního objemu. Protože cela bude pracovat až do 3.5 baru, věnovali jsme značnou pozornost bezpečnosti kryostatu a simulovali jsme kritické situace, jako je např. náhlá ztráta vakua.
|
|
| |
|
| |
|
|
Helium cryopump for electron optical devices design and preliminary cryogenic testing
Dupák, Jan ; Hanzelka, Pavel ; Musilová, Věra
A helium cryopump for electron optical devices was designed and preliminary cryogenic parameters of the first pump sample were tested. Low LHe consumption should enable economical operation of the pump without recycling the evaporated He. The pumping cryopanel is cooled by normal LHe down to 4.2 K. A LN2 bath is utilized for the LHe bath thermal shielding. Two additional heat radiation shields cooled by the vapours of the consumed cryoliquids are installed to decrease the LHe and LN2 losses. Three chevron screens placed between the input office and the cryopanel are used to protect the internal parts against direct heat radiation from the parts at ambient temperature. The chevron systems were replaced by low emissivity screens in the preliniary tests. Predicted low evaporation rates of LHe and LN2 were achieved.
|
host ::
RSS.