Document IIF
Effets des structures géométriques sur l'échangeur de chaleur à milieu poreux à des températures inférieures à 1 Kelvin.
Effects of geometric structures on the sub-Kelvin porous media heat exchanger.
Résumé
A dilution refrigerator is an essential apparatus for achieving sub-Kelvin temperatures. Porous-media heat exchangers used inside dilution refrigerators at temperatures below 100 mK are crucial components that determine their optimal performance. In this study, a numerical model of a porous-media heat exchanger is developed. The local thermal non-equilibrium heat transfer model captures the Kapitza heat transfer between solid and fluid components, whereas the coupled Brinkman-Forchheimer and Navier-Stokes equations describe fluid flows in porous media. Results indicate that a liquid gap can enhance the thermal conduction between the flow channel and porous media, thus improving the heat-exchange efficiency of the porous media. For a constant-volume and -thickness porous media, the most suitable length-to-width ratio is 5. The concentrated phase exhibits a lower outlet temperature, whereas the dilute phase exhibits an appropriate pressure drop. For a constant-volume and -length porous media, the optimal width-to-thickness ratio is 10, which provides the best thermal and hydrodynamic performances. For a full-width liquid gap, increasing its thickness enhances both the thermal and hydrodynamic performances but also increases the usage of 3He. Under a constant volume of liquid gap, a partial-width liquid gap can improve the heat-exchange efficiency, thus achieving better thermal and hydrodynamic performances than the conventional full-width one.
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Pages : 207-216
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Détails
- Titre original : Effects of geometric structures on the sub-Kelvin porous media heat exchanger.
- Identifiant de la fiche : 30032258
- Langues : Anglais
- Sujet : Technologie
- Source : International Journal of Refrigeration - Revue Internationale du Froid - vol. 160
- Date d'édition : 04/2024
- DOI : http://dx.doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2024.02.012
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