Моделювання теплової досконалості склопластикового кардіомагнітного кріостату з урахуванням нелінійних властивостей композитних матеріалів

Abstract

У роботі розглянуто фізичні процеси теплопередачі в кріогенних системах та проаналізовано ефективність різних методів екранування теплового випромінювання. Особливу увагу приділено багатошаровій теплоізоляції (MLI), яка є ключовим елементом сучасних кріостатів та космічних кріогенних апаратів. Проведено аналіз матеріалів, що використовуються у MLI, включно з алюмінізованим Mylar, Kapton, металізованими покриттями та сепараторами з поліефірних або скловолоконних волокон. На основі даних експериментальних робіт [6, 7] побудовано графіки, що ілюструють залежність теплопотоків, емісивності, проникності та ефективної теплопровідності від ключових параметрів багатошарової ізоляції. Додатково виконано аналіз довідкових низькотемпературних даних для оцінки термодинамічних властивостей матеріалів при температурах 4–300 K.

This work investigates thermal transport mechanisms in cryogenic systems and analyzes the efficiency of various radiation–shielding methods. Special focus is placed on multilayer insulation (MLI), which serves as the primary means of reducing radiative heat transfer in modern cryostats and space cryogenic systems. Materials typically used in MLI structures are examined, including aluminized Mylar, Kapton polyimide, metallic reflective coatings, and polyester or fiberglass spacers. Based on experimental datasets reported in [6, 7], several plots are constructed to illustrate the dependence of radiative flux, emissivity, transmissivity, and effective thermal conductivity on key MLI parameters. Additional cryogenic reference data are incorporated to evaluate the thermodynamic properties of relevant materials at 4–300 K.