Etude de la refrigeration par dilution de l'helium en cycle ouvert. Application a un satellite d'observation submilimetrique

par ADRIANA PARAGINA

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Alain Benoit.

Soutenue en 1997

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Dans ce memoire je presente un etude du principe de refroidissement par dilution en cycle ouvert. Ce nouveau type de dilution est caracterise par son fonctionnement en regime continue et en absence de gravite, ce qui le designe comme le meilleur candidat pour les applications spatiale ou un refroidissement a basse temperature (t < 0,1 k) est necessaire. La premiere partie est consacree a l'etude theorique et experimentale des phenomenes physique et thermodynamique qui se produisent lors du melange des deux isotopes de l'helium. Le signe de la puissance produite depend des conditions de melange. De meme, le fonctionnement et les performances dependent fortement du rapport entre les debits d'injection des deux isotope. Ce rapport fixe le point de fonctionnement du systeme qui sera soit sur la courbe de separation de phase soit en dehors. La deuxieme partie decrit la realisation de differents types de refrigerateurs a dilution base sur ce principe. Nous avons ainsi pu montrer les performances reelles d'un tel systeme dans differentes conditions d'utilisation. Une etude plus particuliere porte sur le melange diphasique present dans le tube de sortie. La troisieme partie porte sur la realisation d'un prototype de refrigerateur a dilution satisfaisant a toutes les contraintes liees a une utilisation dans un satellite. Ce prototype a ete realise avec l'aide du c. N. E. S. En vue du satellite europeen planck surveyor et en association avec l'institut d'astrophysique spatiale et la societe l'air liquide en vue d'une industrialisation future. Les problemes principaux a resoudre pour concevoir ce type de cryostat sont l'encombrement, la masse, la rigidite mecanique, la faible consommation et la fiabilite. Apres une description de la realisation du systeme, nous discutons les resultats des mesures de performances thermiques et des essais de vibration.


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Informations

  • Détails : 228 P.
  • Annexes : 51 REF.

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