Détermination analytique et numérique des champs de températures dans un cryostat à azote liquide

Abstract

Cette étude repose sur un travail expérimental réalisé précédemment sur un cryostat d'azote liquide pour lequel les distributions de températures sur le col et les températures et débits des vapeurs issues du bain cryogénique ont été mesurés. Le travail présenté ici consiste en une modélisation thermique de ce cryostat par trois ailettes concentriques ancrées dans un couvercle maintenu à 300 K et dont les bords sont joints par deux disques parallèles et isothermes. L'analyse du comportement thermique d'un cryostat à azote liquide à l'aide d'un modèle de trois ailettes concentriques, dont la solution analytique des trois équations différentielles linéaires et couplées a été obtenue, permet de mieux comprendre l'interaction des phénomènes en présence dans les cryostats, en particulier l'importance relative des coefficients d'échanges. Les résultats obtenus ont été transposés par similitude au comportement des bacs de stockage de GNL. Ils donnent lieu à un système de deux ailettes et deux équations différentielles couplées dont la solution analytique a été obtenue. Mots-clés : Cryostat