|
|
SMV-2023-42: Materiály pro termální management
Králík, Tomáš
Uvedený smluvní výzkum se zabýval tzv. solárními povlaky s velmi rozdílnou schopností absorbovat viditelné záření a vyzařovat tepelné záření. Studovali jsme speciální povlaky navržené pro kosmické prostředí s vysokou emisivitou v oboru tepelného záření a současní nízkou absorpcí záření pocházejícího ze slunce nebo odraženého od kosmických těles. Tento typ povlaku je určen pro pasivní termoregulaci částí aparatur pohybující se v kosmickém prostředí. Cílem bylo stanovit tzv. totální hemisférickou emisivitu každého ze vzorků při požadovaných teplotách. U těchto povlaků bylo cílem zadavatele také vyhodnotit vliv morfologie vzorku na výslednou emisi tepelného záření. Jmenovitě jsme testovali plochý a pyramidální strukturovaný povrch podkladového materiálu. Tento unikátní výzkum si vyžádal speciální úpravu dodaných vzorků, úpravu dedikované metody pro měření emisivit a absorptivit za kryogenních teplot a také nový postup kalibrace i vyhodnocení obdržených dat. Využili jsme dříve vyvinutý stínící prstenec obvodu vzorků k zakrytí obvodu strukturovaných vzorků, což zabránilo úniku části měřeného tepelného záření. Výsledky tohoto výzkumu budou využity při návrhu kosmické mise CO2M pro monitorování emisí CO2.
|
|
|
SMV-2023-41: Absorptivní povlaky pro kvantové počítače
Králík, Tomáš
Uvedený smluvní výzkum se zaměřoval na termální analýzu absorptivních vrstev vytvořených anodickou oxidací na hliníkové slitině, které jsou optimalizované pro využití při extrémně nízkých teplotách. Tyto specifické vrstvy byly koncipovány pro nízkoteplotní části kvantových počítačů, kde hrají klíčovou roli při eliminaci odrazu tepelného záření z teplejších oblastí kryostatu s počítačem do oblastí s ultra nízkou teplotou. Dalšími klíčovými požadavky na tyto absorptivní vrstvy je vysoká tepelná vodivost, nezbytná pro efektivní přenos tepla v rámci kvantového počítače, dobrá mechanická stability a extrémně nízké odplyňování, aby bylo zajištěno dlouhodobé funkční chování vrstev v náročných nízkoteplotních podmínkách. Cílem tohoto výzkumu bylo nejen ověřit totální hemisférickou emisivitu tří specifických typů povlaků v rozsahu teplot od 10 K do 300 K. Emisivita je v tomto případě vhodným ukazatelem tepelně absorptivní chování vrstvy. V tomto kontextu byla provedena systematická studie emisivity těchto vrstev v celém spektru teplotních podmínek relevantních pro kvantové počítače. Tato rozsáhlá analýza měla za cíl poskytnout zjistit vhodnosti těchto absorptivních vrstev pro aplikace v oblasti nízkoteplotních technologií, s důrazem na požadavky kvantových počítačů.
|
|
| |
|
|
Experimentální výzkum kryogenních čerpadel pro raketové pohonné jednotky
Šuráň, David ; Rudolf, Pavel (oponent) ; Kozák, Jiří (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá problematikou čerpání kryogenních (silně podchlazených) látek. Konkrétním cílem práce je rešerše experimentálního výzkumu turbočerpadel pro raketový motory. Jsou popsány jednotlivé testy, jejich cíle, průběhy a výsledky včetně detailního popisu zkušebních tratí. Primárně byla práce zaměřena na čerpání tekutého kyslíku. V průběhu rešerše se však ukázalo, že tekutý kyslík je při testování velmi často nahrazován vodou případně tekutým dusíkem. Jsou uvedeny podmínky, za kterých je možné tyto látky srovnávat. Důvodem této záměny je bezpečnost při manipulaci a úspora finančních nákladů. Hlavními zdroji informací byly technické zprávy vypracované na základě jednotlivých experimentů a vědecké články. Další části práce jsou zaměřeny na teorii hydrodynamiky, popis čerpadel a jejich parametrů, kavitaci, inducery, spalovací cykly raket a kapalná raketová paliva. V závěru práce autor navrhl vlastní testovací trať pro čerpání kryogenních látek.
|
|
|
Kryogenní technika
Zrůst, Michael ; Milčák, Pavel (oponent) ; Kracík, Petr (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá technologií kryogenních teplot, zkapalňování plynů v tomto teplotním intervalu, efektem těchto teplot na materiály a izolací. Úvodem je uvedena stručná historie vývoje tohoto oboru. Následuje část o plynech, které se v kryogenních teplotách zkapalňují, jejich vlastnosti a využití. Další kapitola se zabývá změnami vlastností materiálu při těchto nízkých teplotách. Největší kapitolou je kapitola o zkapalnění, ve které je popsán princip chladičů, tepelných výměníků a zkapalňovačů. Dále jsou popsány způsoby ochlazení média expanzí, charakterizovány cykly, které se využívají k dosažení požadovaných teplot a způsoby separace směsí tekutin. V poslední kapitole je probírána izolace, která se využívá k uchování teploty uvnitř prostorů.
|
|
|
Stirlingův motor
Mader, Dan ; Jedelský, Jan (oponent) ; Hejčík, Jiří (vedoucí práce)
Předkládaná práce se zabývá konstrukčními variantami Stirlingova motoru užívanými pro chlazení. První kapitola obsahuje historii vzniku a princip činnosti motoru. V druhé kapitole je popsán Stirlingův cyklus pro různá zařízení. V dalších kapitolách jsou popsány jednotlivé konstrukční varianty, rozdělené do kategorií dle oblasti užívání na komerční jednotky, armádní systémy a jednotky pro vesmírné mise. V rámci diskuze jsou tyto konstrukce srovnány a je nastíněn jejich budoucí vývoj. Výsledkem práce je souhrnná teoretická analýza současných kryogenních jednotek fungujících na principu Stirlingova motoru.
|
|
|
Nerezové oceli pro kryogenické aplikace zpracované 3D tiskem
Grygar, Filip ; Hutař, Pavel (oponent) ; Koutný, Daniel (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá vlastnostmi austenitické nerezové oceli 304L zpracované technologií SLM a testované za pokojových i kryogenních teplot. Výsledkem je popis mechanických vlastností a mikrostruktury. Prvním krokem bylo vyvinutí procesní parametrů, díky kterým klesla pórovitost výtisků pod 0,01 %. Následná tahová zkouška vykázala vyšší mez kluzu i pevnosti než konvenčně vyráběné díly, a to i za teploty -80 °C, ale za cenu snížení tažnosti. Vlivem deformace i snížení teploty došlo k transformaci austenitu na martenzit. K této transformaci ovšem došlo i při testech houževnatosti podle Charpyho, což mělo za následek tranzitní chování oceli.
|
|
|
Spektrální analýza a charakterizace magnetických atomů a studium supravodivých vrstev pomocí nízkoteplotní STM
Cahlík, Aleš ; Jelínek,, Pavel (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se dělí na dva tématické podcelky. První tématický podcelek se věnuje renovaci nízkoteplotního STM zařízení od firmy Omicron a jeho následnému využití pro studium preparace supravodivých-magnetických rozhraní. Nejprve je zde ukázána příprava vhodných kovových substrátů, konkrétně W(110) a Ir(111). Dále práce ukazuje výsledky přípravy tenkých železných vrstev na Ir(111). Poslední sekce se zabývá studiem růstu vanadia jak na čistém Ir(111), tak na zmíněném systému Fe-Ir(111). Druhý tématický podcelek se zabývá magnetismem kobaltových atomů na jednovrstevném dichalkogenidu WS2. Jedná se především o studium jejich magnetického momentu a anisotropie pomocí X-ray magnetic circular dichroism (XMCD).
|
|
|
Účinnost tepelných výměníků v kryogenních procesech
Horvát, Petr ; Krištof, Ondřej (oponent) ; Svěrák, Tomáš (vedoucí práce)
Stěžejním tématem práce jsou tepelné výměníky a jejich aplikace v chladících procesech. Teoretická část práce se zabývá jednak mechanismy přenosu tepla, přičemž je nastíněna jejich problematika v oblastech nízkých teplot. Dále práce popisuje typy tepelných výměníků používaných v praxi, poměrně velká část je pak věnována problematice výpočtů trubkových tepelných výměníků, která obsahuje vztahy pro normální i kryogenní podmínky. V experimentální části je zkoumán prostup tepla na poloprovozním skleněném trubkovém výměníku při chlazení vzduchu z místnosti 55% etylenglykolem za účelem srovnání hodnot součinitele prostupu tepla stanovených z tepelných bilancí a z bezrozměrných kritérií na základě vztahů uvedených v teoretické části práce. Pro dvojici průtoků chladící kapaliny a čtyři různé průtoky vzduchu byly měřeny vstupní a výstupní teploty proudů, tlak a relativní vlhkost vzduchu na vstupu. Při vyšších průtocích vzduchu byla pozorována až více než dvojnásobná efektivita výměny tepla, při nejnižším studovaném průtoku bylo naopak vyměněné teplo až poloviční oproti teoretickému modelu. Příčinou zmíněných odchylek je pravděpodobně kondenzace vzdušné vlhkosti ve výměníku a konstrukční provedení výměníku tepla. Změna průtoku chladící kapaliny prakticky výměnu tepla neovlivnila. Pro studovaný výměník je tedy velmi neúčinné pracovat v režimech nízkých průtoků vzduchu a není nutné pracovat při vyšších průtocích chladícího média.
|
|
|
Materials and their application in low temperature parts of STM microscope
Voňka, Jakub ; Vlček, Ivan (oponent) ; Urban,, Pavel (vedoucí práce)
Cryogenic flow cryostat with liquid helium (LHe) is being developed by Group of Cryogenics and Superconductivity at Institute of Scientific Instruments for the existing scanning tunneling microscope (STM) working at ambient temperature at Institute of Physical Engineering. This thesis deals with the selection of materials and determination of their material characteristics for potential use in some parts of the low temperature STM (LT-STM), focusing mostly on thermal conductivity in temperature range from 4 K to 300 K. Problematics of copper braids for thermal connection of the sample with cold heat exchanger is discussed. CuCrZr alloy was closely studied as a possible material for sample holder. Heat fluxes through low conductive supports based on thermal resistance of spherical contacts were determined for possible use as an insulation between cold sample holder and STM table.
|
host ::
RSS.