Heat-physical problems of cryogenic corpuscular targets

Abstract

In order to solve heat-physical problems in producing cryogenic corpuscular targets, the special mathematical model is developed. In developing mathematical model the following physical processes and the phenomena were considered: capillary disintegration of jets from the liquid cryogen, convective heat exchange with environment, acceleration of drops in a gas stream, radiation heat exchange, cooling and freezing of drops. The model allows to define the general parameters of cryogenic corpuscular targets (temperature, speed, deviation from vertical) since the moment of reception of monodisperse drops of liquid cryogenic agent till the moment of reception of solid granules. Results of calculations on offered mathematical model were used at creation of a prototype of a cryogenic corpuscular target for spectrometer PANDA. Work was supported by grant RFBR 12-08-01170-а and grant MPEI.

Для вирішення теплофізичних проблем отримання кріогенних корпускулярних мішеней розроблена спеціальна математична модель, у якій були враховані: капілярний розпад струменів рідкого кріоагента, конвективний теплообмін з довкіллям, прискорення крапель у газовому потоці, радіаційний теплообмін, охолодження і замерзання крапель. Модель дозволяє визначати основні параметри мішені (температуру, швидкість, відхилення від вертикалі) починаючи з моменту отримання монодисперсних крапель рідкого кріоагента до моменту отримання твердих гранул. Результати розрахунків з запропонованої математичної моделі були використані при створенні прототипу кріогенної корпускулярної мішені для спектрометра PANDA. Робота була підтримана грантом РФФД 12-08-01170-а і грантом МЕІ.

Для решения теплофизических проблем получения криогенных корпускулярных мишеней разработана специальная математическая модель, в которой были учтены: капиллярный распад струй жидкого криоагента, конвективный теплообмен с окружающей средой, ускорение капель в газовом потоке, радиационный теплообмен, охлаждение и замерзание капель. Модель позволяет определять основные параметры мишени (температуру, скорость, отклонение от вертикали) начиная с момента получения монодисперсных капель жидкого криоагента до момента получения твёрдых гранул. Результаты расчётов по предлагаемой математической модели были использованы при создании прототипа криогенной корпускулярной мишени для спектрометра PANDA. Работа была поддержана грантом РФФИ 12-08-01170-а и грантом МЭИ.