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

2. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2 Outline 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

3. Tracker Thermal Control System TTCS Zhuhai Working Meeting September 29 th to October 3 rd 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 3

4. Tracker Thermal Control System Condenser QM Test Status 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 4 arrival 2008/09/28 2008/09/29

5. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 5 Working hard to fix

6. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 6 He leak test: passed

7. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 7 Heater mounting

8. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 8 Heaters mounted

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

10. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 10 Heater plate mounted

11. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 11 Thermally insulated

12. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 12 Put into the chamber

13. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 13 Connected to the test loop

14. Tracker Thermal Control System TTCS FUNCTIONAL TEST FOR SECONDARY LOOP IN 3D LAYOUT 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 14

15. Tracker Thermal Control System 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 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 15 Layout of TTCS 2 nd Loop

16. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 16 TTCS Functional Test for 1 st loop in 3d Layout

17. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 17 TTCS Functional Test for 2 nd loop in 3d Layout

18. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 18 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 1 st and 2 nd loop in gravity. Test items: –Test cases: extremely hot (23  C), coldest (-15  C) –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

19. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 19 Start-up Set point In coldest case with start-up heater In extremely hot case without start-up heater

20. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 20 Heat load imbalance test in extremely hot case

21. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 21 Heat Load Change Test In coldest case in extremely hot case

22. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 22 Rapid Change of Condenser Temperature Pump_inlet Set point

23. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 23 Pump speed change 3g/s 2g/s 4g/s In coldest case in extremely hot case

24. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 24 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 for 2 nd loop Open to discuss

25. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 25 Pump speed (RPM) DPS (mbar) for stable loop Primary 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 Case Open to discuss

26. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 26 Summary TTCS functional test is done for the 2 nd loop in 3d layout. The loop in 2 nd 3d layout operated very well and passed the test; it has some what lower performance than that in 1 st 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.

27. Tracker Thermal Control System Exceptional hot case Test Purpose –To evaluate the cooling capacity and stability of TTCS in the exceptional hot case, Tsp>23  C –To provide reference of cooling scheme for beam test and ground functional check. T sp =26  C T evp  27  C T tracker  37  C For secondary Loop (worst case) 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 27

28. Tracker Thermal Control System Setpoint Change in Exceptional hot case Test T sp : 23  C to 26  C 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 28

29. Tracker Thermal Control System Tsp=26 C; T=2.5C; Heat Load Change in Exceptional Hot Case Test 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 29

30. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 30 Summary TTCS 2 nd loop in 3d layout can operate at the set point temperature of 26  C, with subcooling of 2.5  C and heat load of 200W. In the exceptional case, the vapor quality is above design value (0.4).

31. Tracker Thermal Control System Air Cooling Scheme Evaluation From simulation, temperature difference between the radiator surface and the return CO 2 liquid in condenser outlet is about 7  C for heat load of 144W; For subcooling of 2  C, the radiator surface temperature must be 9  C below the set point temperature; For the highest set point temperature of 26  C, the radiator surface temperature must be below 17  C. 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 31

32. Tracker Thermal Control System Solution (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). 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 32

33. Tracker Thermal Control System Documents Finished since last TIM TitleDOC.#DatePrepared by TTCS EXTREME-TEST PROCEDURE FOR 3D SECONDARY LOOP TTCS-SYSU-TEST- TPR-014-1.0 2008-8-7X.H.Sun CHANGE SETPOINT TEST TTCS-SYSU-TEST- TRP-008-1.0 2008-8-2Guinian Tong TTCS EXTREME TEST REPORT FOR 3D SECONDARY LOOP TTCS-SYSU-TEST- TRP-009-1.0 2008-8-7X.H.Sun TTCS EM TEST REPORT FOR both 1 ST AND 2 ND LOOP IN 3D LAYOUT TTCS-SYSU-TEST- TRP-010-1.0 2008-8-25 X.H.Sun, Y.Chen Investigation AMS TTCS air cooling TTCS-SYSU-SIMU-RP- 007-1.0 2008-10-22Shushen Lv Heat Pipe Failure Sensitivity Analysis TTCS-SYSU-SIMU-TN- 005-2.0 2008-07-22D.C.Mo simulation on TVT test TTCS-SYSU-SIMU-TN- 006-1.0 2008-10-15D.C.Mo TTCS QM CONDENSER PERFORMANCE AND THERMAL CYCLING TEST PROCEDURES TTCS-SYSU-TEST- TPR-013-3.0 2008-10-9 Z.Zhang ZL.Weng 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 33

34. Tracker Thermal Control System 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 2015年9月13日星期日 34