A study of helium cryocoolers and design of helium bath
regenerator

Καρυστινού, Δήμητρα; Karystinou, Dimitra

dc.contributor.author	Καρυστινού, Δήμητρα	el
dc.contributor.author	Karystinou, Dimitra	en
dc.date.accessioned	2021-01-04T08:28:23Z
dc.date.available	2021-01-04T08:28:23Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52720
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20418
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Thermodynamics	en
dc.subject	Helium	en
dc.subject	Cryogenics	en
dc.subject	Regenerator	en
dc.subject	Superfluid	en
dc.subject	Cryocoolers	en
dc.subject	Stirling Engines	en
dc.subject	Θερμοδυναμική	el
dc.subject	'Ηλιο	el
dc.subject	Κρυογονική	el
dc.subject	Αναγεννητής	el
dc.subject	Υπερρευστό	el
dc.subject	Μηχανές Stirling	el
dc.title	A study of helium cryocoolers and design of helium bath regenerator	en
dc.contributor.department	Τομέας Θερμότητας	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Θερμοδυναμική	el
heal.classification	Thermodynamics	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-10-05
heal.abstract	In this thesis a regenerator operating in cryogenic temperatures using helium-4 is studied. Regenerators are most known from Stirling Engines where they are used to absorb and store heat with the help of a matrix material. In cryogenic Stirling engines also a recuperator is used in the place of the regenerator. The proposed regenerator uses an helium-4 bath instead of this material and an helium-4 flow that passes through it within a pipe. In detail the regenerator works with temperatures between 2.5 K and 1.8 K where phase transition of helium-4 happens and from the normal liquid helium phase (He I) passes to superfluid phase (He II). In the phase transition at 2.17 K, the specific heat capacity of helium rapidly increases giving a great advantage to the operation of the regenerator. The regenerator was calculated by determining some dimensions and the insert mass flow. The performance was satisfying, however the selection of proper dimensions but also the approximations over heat transfer between the flow and the bath can be further studied to have more accurate and reliable calculations.	en
heal.abstract	Σε αυτή τη διπλωματική μελετάται ένας αναγεννητής που λειτουργεί σε κρυογονικές θερμοκρασίες χρησιμοποιώντας ήλιο-4. Οι αναγεννητές είναι πιο γνωστοί από τις μηχανές Stirling όπου χρησιμοποιούνται για την απορρόφηση και την αποθήκευση θερμότητας με τη βοήθεια ενός υλικού μήτρας. Στις κρυογονικές μηχανές Stirling στις πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, χρησιμοποιείται επίσης ένας εναλλάκτης ανάκτησης θερμότητας στη θέση του αναγεννητή. Ο προτεινόμενος αναγεννητής χρησιμοποιεί ένα λουτρό ηλίου-4 αντί αυτού του υλικού ενώ μια ροή ηλίου-4 περνά μέσα από αυτό το λουτρό μέσω ενός σωλήνα. Πιο συγκεκριμένα ο αναγεννητής λειτουργεί με θερμοκρασίες μεταξύ 2.5 K και 1.8 K όπου παρατηρείται αλλαγή φάσης του ηλίου-4 όπου από την κανονική φάση υγρού ηλίου} (He I) περνά στη φάση υπερρευστού (He II). Κατά την αλλαγή φάσης στα 2.17 Κ, η ειδική θερμοχωρητικότητα του ηλίου αυξάνεται αρκετά δίνοντας ένα μεγάλο πλεονέκτημα στη λειτουργία του αναγεννητή. Ο αναγεννητής υπολογίστηκε προσδιορίζοντας ορισμένες διαστάσεις και τη ροή της εισερχόμενης μάζας. Η απόδοση που υπολογίστηκε ήταν ικανοποιητική, ωστόσο η επιλογή των κατάλληλων διαστάσεων αλλά και οι προσεγγίσεις σχετικά με τη μεταφορά θερμότητας μεταξύ της ροής και του λουτρού μπορούν να μελετηθούν περαιτέρω ώστε να οδηγήσουν σε πιο ακριβή και αξιόπιστα αποτελέσματα.	el
heal.advisorName	Ρογδάκης, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Ρογδάκης, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Κορωνάκη, Ειρήνη	el
heal.committeeMemberName	Σαγιά, Αθηνά	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	104 p.	en
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false