物理学 > 仪器与探测器
[提交于 2011年3月4日
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标题: 氙气再循环-净化与热交换器
标题: Xenon Recirculation-Purification with a Heat Exchanger
摘要: 基于液氙的粒子探测器在过去几年中尺寸显著增大,现已超过一吨级。 所需的高纯度氙通常通过将氙气连续循环通过高温吸气剂来实现。 这给传统冷却这些大型探测器的方式带来了挑战,因为在热绝缘良好的探测器中,大部分冷却功率用于补偿循环过程中的损失。 在再冷凝过程中,相变所需的冷却功率是将气体从环境温度冷却到-100C(173 K)的五倍。 因此,为了减少大型探测器的冷却功率需求,我们建议使用净化后的进气的热量来蒸发排出的氙气,通过热交换器实现。 一般来说,热交换器似乎仅能有限使用,因为蒸发和冷凝发生在零温差下。 然而,使用循环泵会降低提取液体的压力,迫使它蒸发,从而将其冷却。 我们证明这种温差可以用于高效的热交换过程。 我们研究了商用平行板热交换器在小型液氙探测器中的应用。 尽管我们预期受限于可用的冷却功率,流量约为2 SLPM,但超过12 SLPM的流量可以轻松维持,仅受泵速和流路阻抗的限制。 热交换器的效率为(96.8 ± 0.5)%。 这为大规模实验中快速氙气循环提供了可能性,同时最小化热损失。
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