制冷机传导冷却器件的降温过程建模
仪器与探测器
2022-10-25 v1 应用物理
摘要
与对流冷却器件相比，制冷机传导冷却器件由于可用冷却能力较低，可能经历显著的降温时间。因此，降温时间是传导冷却器件的一项重要设计参数。本文介绍了一种在 Python 中开发的框架，用于计算制冷机传导冷却器件（如超导磁体与加速器腔）的降温曲线与降温时间。降温时间估计问题本质上是一个一阶常微分方程组，包含部件的材料属性（随温度变化的导热系数与比热容）、主要的传热通道（传导、辐射及压紧接触间的热流）以及制冷机能力。本文首先给出该 ODE 系统的公式表述，随后使用 Python 内置库 odeint 求解该 ODE 系统。给出一个包含小型制冷机传导冷却铜稳定铌钛磁体的案例研究。该案例研究附有 Python 脚本，使读者能够简便地调整器件设计参数并从慢/快降温角度优化设计。
引用
@article{arxiv.2210.13218,
title = {Modeling the cooldown of cryocooler conduction-cooled devices},
author = {Ram C. Dhuley},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.13218},
year = {2022}
}