Làm mát bằng nước cho các đầu xuyên ống ferrofluid trong hệ thống làm lạnh khử từ đoạn nhiệt

Thách thức nhiệt trong các phớt kín chất lỏng từ tính

Hệ thống làm lạnh khử từ đoạn nhiệt (ADR) đưa vật lý thực nghiệm vào dải nhiệt độ milli-Kelvin. Công nghệ này, lần đầu được chứng minh thực tế vào năm 1933 bởi Giauque và MacDougall, đã mở rộng dải nhiệt độ khả dụng từ khoảng 1K xuống 1mK. Các hệ thống hiện đại, như ADR liên tục đa tầng được phát triển tại Trung tâm Bay không gian Goddard của NASA, được thiết kế để làm lạnh các đầu dò xuống 0,05 K. Những hệ thống này yêu cầu các đầu xuyên ống truyền chuyển động quay duy trì chân không cao trong khi hoạt động gần các từ trường mạnh, có chu kỳ. Các phớt kín chất lỏng từ tính tiêu chuẩn gặp một vấn đề cụ thể ở đây: nhiệt sinh ra từ dòng xoáy và ma sát có thể làm suy giảm ferrofluid. Năm 2020, Chen Yibiao và các đồng nghiệp đã nghiên cứu quy luật biến thiên nhiệt độ của chất lỏng từ tính và ảnh hưởng của nó đến khả năng làm kín. Công trình của họ xác nhận rằng sự gia tăng nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng giữ áp suất và tuổi thọ của phớt kín.

Cách làm mát bằng nước giải quyết hiệu suất phớt kín

Tích hợp một áo làm mát bằng nước trực tiếp lên đầu xuyên ống ferrofluid giải quyết vấn đề nhiệt ngay tại nguồn. Bằng cách chủ động loại bỏ nhiệt, thiết kế nhằm giữ chất lỏng từ tính trong cửa sổ hoạt động tối ưu của nó. Các thông số kỹ thuật công nghiệp cho các phớt kín này liệt kê dải nhiệt độ hoạt động từ nhiệt độ phòng đến 160°C. Duy trì nhiệt độ về phía cuối thấp hơn của dải này là có lợi. Điều này giúp bảo toàn các đặc tính của chất lỏng, chẳng hạn như cường độ từ hóa bão hòa, mà Gu Hong và cộng sự đã xác định vào năm 2002 là một yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất làm kín. Nhiệt độ hoạt động ổn định, mát mẻ cũng giảm thiểu ảnh hưởng của trọng lực lên sự phân bố chất lỏng trong các phớt kín đường kính lớn, một mối quan tâm được He Xinzhi và cộng sự nghiên cứu vào năm 2014. Đối với một hệ thống ADR, một phớt kín đáng tin cậy phải duy trì mức chân không cực cao, với các thông số kỹ thuật thường nêu áp suất cơ bản là 1E-6 Pa và tốc độ rò rỉ heli cho phép dưới 9,9E-11 Pa·m³/s.

Chúng tôi cung cấp các đầu xuyên ống chuyên dụng được thiết kế cho những môi trường nhiệt và chân không khắt khe này.