Technologie cryogénique pour le LHC :Superfluide en écoulement diphasique

Visualisation de l’écoulement de superfluide diphasique : Observation de manière non ambiguë du type d’écoulement (stratifié ou non, présence de vagues, absence d’ébullition en paroi, ressaut hydraulique,…).

 

Le challenge a consisté à assurer à la fois un bon échange thermique dans une section droite (c'est à dire un mouillage maximum) et un gradient thermique minimum (donc une perte de pression minimum) le long du tube échangeur. Comment dans ces conditions extraire les quelques 0.5 Watt/m de perte linéique sur les aimants en respectant les contraintes dimensionnelles imposées (tube de section droite inférieure à 21 cm2>/sup>)?

 

Répondre à ceci, c’est résoudre les deux problèmes suivants : a) Quelle est la différence de température ΔT1 régnant dans une section droite du tunnel entre l’aimant et le tube échangeur ? Cette différence de température transverse dépend non seulement du flux thermique à évacuer, mais également du niveau de liquide, et donc de la position longitudinale. b) Quelle est la perte de pression (que l’on souhaite minimale) due à l’écoulement diphasique le long du tube échangeur ? La perte de pression entre entrée et sortie imposera la différence de température ΔT2 longitudinale le long du tube échangeur, l’écoulement étant saturé. Le premier point nécessite une occupation maximum par le liquide dans une section droite du tube échangeur, le second implique le maximum d'espace pour l'écoulement de la vapeur, cette dernière étant la principale responsable des pertes de pression. Il existe donc un optimum entre mouillage et perte de pression pour maintenir la différence de température ( ΔT1 + ΔT2) inférieure 0.05K requise. C'est l'étude du comportement thermohydraulique de l'écoulement d'hélium superfluide diphasique qui a été confiée au SBT, avec pour but la validation finale du schéma de refroidissement du futur LHC.

 

Maj : 05/11/2010 (191)

 

Retour en haut