Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日...

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Tracker Thermal Control System 2022年1年16年 1 AMS-TTCS Status Report AMS-TIM meeting, CERN, Oct.28 th , 2008 ZH He On behalf of SYSU team: Y Chen, ZC Huang, TX Li, SS Lu, DC Mo, XM Qi, XH Sun, GL Tong, ZX. Wang, ZL Weng, RA You, YC Zhang, Z Zhang.

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Tracker Thermal Control System

2023年4月21日 1

AMS-TTCS Status Report

AMS-TIM meeting, CERN, Oct.28th, 2008

ZH He

On behalf of SYSU team:

Y Chen, ZC Huang, TX Li, SS Lu, DC Mo, XM Qi, XH Sun, GL Tong, ZX. Wang, ZL Weng, RA You, YC Zhang, Z Zhang.

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OutlineOutline

• Working meeting in Zhuhai

• QM condenser test

• TTCS Functional Test for secondary loop in 3d layout

• Exceptional hot case test result

• Evaluation of air cooling solution

• Documents finished

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Tracker Thermal Control SystemTTCS Zhuhai Working MeetingSeptember 29th to October 3rd

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Condenser QM Test StatusCondenser QM Test Status

2023年4月21日 4arrival

2008/09/28 2008/09/29

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2023年4月21日 5Working hard to fix

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2023年4月21日 6He leak test: passed

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Heater mounting

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Heaters mounted

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Thermal couple mounting

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Heater plate mounted

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Thermally insulated

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Put into the chamber

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2023年4月21日 13Connected to the test loop

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TTCS FUNCTIONAL TEST FOR TTCS FUNCTIONAL TEST FOR SECONDARY LOOP IN 3D LAYOUTSECONDARY LOOP IN 3D LAYOUT

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Walk- in Climate Chamber

Shorten the evaporator outlet

tubes to save room

Wake Radiator located drawn for clarity ( not build)

Wake Condenser located in bench top climate

chamber( located at the far back)

RAM and WAKE ( the tube length is kept constant )

RAM Condenser located in bench top climate

chamber ( located at the far back)

D

Top

B

Climate chamber

door

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Layout of TTCS Layout of TTCS 22ndnd Loop Loop

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TTCS Functional Test TTCS Functional Test for 1for 1stst loop in 3d Layout loop in 3d Layout

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TTCS TTCS Functional Functional Test for 2Test for 2ndnd loop in 3d loop in 3d

LayoutLayout

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• Objective:– To test the performance of TTCS in the orientation

as that in the TVT test and the Beam test.– To check any difference of performance between

the 1st and 2nd loop in gravity.

• Test items:– Test cases: extremely hot (23C), coldest (-15C)

– Operation and control test: Start-up, shut-down, heat load change, heat load imbalance, pump speed change, rapid change of condenser temperature.

Some representative results are shown below

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Start-up Start-up

Set point

In coldest case with start-up heaterIn extremely hot case without start-up heater

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Heat load imbalance test in extremely hot caseHeat load imbalance test in extremely hot case

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Heat Load Change TestHeat Load Change Test

In coldest casein extremely hot case

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Rapid Change of Condenser TemperatureRapid Change of Condenser Temperature

Pump_inlet

Set point

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Pump speed changePump speed change

3g/s

2g/s

4g/s

In coldest casein extremely hot case

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Walk-in Climate Chamber

Front View to (Walk-in) Climate Chamber Looking from D-side

Top

A

C

Bench Top Climate Chamber

Condensers

Connecting tubing located in a plastic pipe connected to the controlled air of

the climate chambers. Additional outside insulation to avoid condensation on the

plastic tube

Vapor flowing down Vapor flowing down for 2for 2ndnd loop loop

Open to discussOpen to discuss

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Pump speed (RPM)

DPS (mbar) for stable loopPrimary loop (3D) Secondary loop(3D)

4000  137mbar (dry-out )

 

5000  200mbar (220mbar for g)

  210mbar (dry-out ) (200mbar for g)

7500   420mbar   440mbar

10000   730mbar   740mbar

Pressure Drop Comparison in Hottest CasePressure Drop Comparison in Hottest CaseOpen to discussOpen to discuss

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Summary Summary

• TTCS functional test is done for the 2nd loop in 3d layout.• The loop in 2nd 3d layout operated very well and passed

the test; it has some what lower performance than that in 1st loop 3d layout.

• Suggestion for control scenario (done by ground control):– Do not run the loop at pump speed lower than 7500RPM in any

tracker operation case for ground test.– Use the start-up heater to depress pressure spike caused by

superheating during the start-up process in nominal case and cold case.

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Exceptional hot case TestExceptional hot case Test

• Purpose– To evaluate the cooling capacity and stability of

TTCS in the exceptional hot case, Tsp>23C– To provide reference of cooling scheme for beam

test and ground functional check.

• Tsp=26C Tevp 27C Ttracker 37C• For secondary Loop (worst case)

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Setpoint Change in Exceptional hot case TestSetpoint Change in Exceptional hot case Test

Tsp: 23C to 26C

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Tsp=26 C; T=2.5C;

Heat Load Change in Exceptional Hot Case Test Heat Load Change in Exceptional Hot Case Test

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Summary Summary

• TTCS 2nd loop in 3d layout can operate at the set point temperature of 26C, with subcooling of 2.5C and heat load of 200W.

• In the exceptional case, the vapor quality is above design value (0.4).

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Air Cooling Scheme EvaluationAir Cooling Scheme Evaluation

• From simulation, temperature difference between the radiator surface and the return CO2 liquid in condenser outlet is about 7C for heat load of 144W;

• For subcooling of 2C, the radiator surface temperature must be 9C below the set point temperature;

• For the highest set point temperature of 26C, the radiator surface temperature must be below 17C.

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Solution Solution (presented by Johannes)(presented by Johannes)

• Employing force air panels on the top of the radiators to produce turbulent flowing effect, and forming a close air loop;

• Blowing chill air on the top the radiators with tracker working at half of its maximum power (72W).

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Documents Finished since last TIMDocuments Finished since last TIMTitle DOC.# Date Prepared by

TTCS EXTREME-TEST PROCEDURE FOR 3D SECONDARY LOOP

TTCS-SYSU-TEST-TPR-014-1.0

2008-8-7 X.H.Sun

CHANGE SETPOINT TESTTTCS-SYSU-TEST-

TRP-008-1.02008-8-2

Guinian Tong

TTCS EXTREME TEST REPORT FOR 3D SECONDARY LOOP

TTCS-SYSU-TEST-TRP-009-1.0

2008-8-7 X.H.Sun

TTCS EM TEST REPORT FOR both 1ST AND 2ND LOOP IN 3D LAYOUT

TTCS-SYSU-TEST-TRP-010-1.0

2008-8-25X.H.Sun, Y.Chen

Investigation AMS TTCS air coolingTTCS-SYSU-SIMU-RP-

007-1.02008-10-22 Shushen Lv

Heat Pipe Failure Sensitivity AnalysisTTCS-SYSU-SIMU-TN-

005-2.02008-07-22 D.C.Mo

simulation on TVT testTTCS-SYSU-SIMU-TN-

006-1.02008-10-15 D.C.Mo

TTCS QM CONDENSER PERFORMANCE AND THERMAL

CYCLING TEST PROCEDURES

TTCS-SYSU-TEST-TPR-013-3.0

2008-10-9Z.ZhangZL.Weng

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