Дроссельная система охлаждения Советский патент 1983 года по МПК F25B9/02 

11 Изобретение относится к криогенной технике, более конкретно к разомкнутым дроссельным микрокриогенным системам, . предназначенным для охлаждения приемников инфракрасного излучения, Известна система охлаждения, ющая баллон с запасом сжатого криоаг нта, микротеплообменник с дроссельным отверстием, соединительный трубопровод 1 . Недостатком этой системы является большое время выхода на режим и низкая э4х|5ективность расходования криоаген та в период режимной работы. I- . .. , Известны системы, использующие автоматические дроссельные микрогеплообменники. Благодаря большому проходному сечению дросселя у таких микротеплообменников в период пуска достиге ется малое время выхода на режим. В то же время поддержание расхода криоагента на уровне, минимально необходимом для.покрытия тепловой нагрузки,в перио режимной работы обеспечивает высокую экономичность системы, т.е. увеличивает длительность непрерывной работы 2. Однако в сипу малой величины изоте{Ж1Ического дроссепь-эффекта используемого криоагента (азот), такие системы не в полной мере удовлетворяют требованиям по длительности периода пуска и продолжительности рабочего режима. Известна система охлаждения, в которой для сокращения цериода пуска используют теплоту испарения высококипящих криоагентов. Такая система содержит баллон с запасом сжатого основного крио агента, микрохолодильник с дроссельным отверстием, размещенный в криостате, заполненном вспомогательным высококипящим криоагентом, критическая температура которого выше температуры окружа.ющей среды. В начальный момент пуска полость криостата и обратного потока микрохолодильника разгерметизируется с помощью клапана. Давление паров находящегося-в двухфазном состоянии высокок йшщего криоагента падает до атмосферного и его жидкая фаза принимает температ у нормального кипения. Дальне йшее ее кипение обеспечивает захолаживание эпеменгов криостата и микрохолодильника до промежуточной температуры. Одновременно через клапан подается основной криоагент из баллона. Благодаря предвари тельному захолаживанию элементов крностата и микрохолодильника высококипя8292щим криоагентом обеспечивается части Фное сокращение времени пуска Сз J. Од.нако после заполнения полости кр№остата и обратного потока микрохоподипьника высококипящим криоагентом послед- . НИИ через дроссельное отверстие посту пает в канал прямого потока, а после подачи основного криоагента, имеющего существенно более низкую температуру кипения, вымерзает в дроссельном отверстии и на стенках трубок змеевика. Это приводит к забивкам дроссельного отверстия и сходам микрохолодильника с температурного режима, т.е. снижает надежность работы системы. Неулетучившиеся пары и капельки жидкости высококипяпцеГО криоагента вымерзают также в каналах обратного потока, что обуславливает повышение температуры криостатирования вследствие роста гидродинамических потерь на линии обратного потока. Наличие i в полости криостата высокого (около 2,0 МПа) давления высококипящего криоагента приводит к деформации торца внутреннего пальца криостата и находящегося на нем чувствительного элемента. Это может привести к изменению свойств чувствительного элемента и к полной его порче, т. е. также снижает надежность системы. Кроме того, заполнение полости криостата. высококипящим криоагентом практически не приводит к повышению эффективности режимной работы системы, особенно в системах длительного действия, для которых расход криоагента на пуск пренебрежимо мал по сравнению с его затратами на режимную работу. Не используются полностью возможности уменьшения времени пуска за счет высококипящего криоагента, а также искпк чена возможность регламентных проверок системы, т.к. после включения микрохолодильника в полости криостата не остается высококипящего криоагента и система оказывается неподготовленной к штатному запуску.i Известна также дроссельная система охлаждения, в. которой дпя повышения эффективности работы производится предварительное охлаждение основного криоагента вспомогательным в теплообменнике. Система содержит баллон с запасом основного криоагента, подключенный к микрохолодильнику посредством труборовода, на котором установлены запо{ ный клапан и теплообменник 4. Недостатком этой системы является несколько увеличенный период пуска и сокращенная продопжигепьность рабочего .режима из-эа возрастания темперагуры теплообменника в мталент подачи дополни тельного криоагенга, возникающего в, нем при резком возрастании давления. Цепью изобретения является сокращение периода пуска и увеличение продолжительности рабочего режима. , / Поставленная цель достигается тем, что в дроссельной системе охлаждения, .содержащей баллон с запасом основного криоагента, подключенный к микрохоподильнику посредством трубопровода, на котором установлены запорный клапан и теплообменник, последний выполнен в вид герметичного теплоизолированного сосуда с дренажным клапаном, заполненного вспомогательным криоагенгом с критической температурой .выше температуры окружающей среды, преимущественно фреонсм-22, причем трубопровод на учас ке между теплообменником и микрохолодильником снабжен теплоизоляцией. На чертеже представлена схема предлагаемой системы., Система содержит баллон 1 с запасом основного криоагента, подключенный к микрохолодильнику 2 посредством трубопровода 3, на котором установлены запор ный клапан 4 и теплообменник 5. Теплообменник 5 выполнен в виде герметичног тепловзопированного сосуда б с дренажным клапаном 7, заполненного вспомогательным криоагентом с критической температурой выше температуры окружающей среды, преимущественно фреоном-22 Трубопровод 3 на участке между теплообменником 5 и микро холодильником 2 снабжен теплоюоляцией 8. Микрохолодипьник 2 установлен в криостате 9. Система работает следующим образом Одновременно открываются запорный 4 и дренажный 7 клапаны. При этом давление в сосуае 6 мгновенно падает д давления окружающей среды и температу жидкой фазы высококнпящего криоагента снижается до температуры кипения. Основной криоагент проходит теплообменник 5, охлаждается за счет кипения высококипящего криоагента и через теплоизолированный участок трубопровода 3 поступает на вход микрохолодильника. В результате дросселирования основного криоагеита и теплообмена между прямым-и обратным потоками в микро холодильнике 2 за дросселем появляется жидкая фаза оснО&ного криоагента и система выходит на режим. В дальнейшем в криостате 9 поддерживается заданная температура кр№остатирования до тех пор, покадавление в баллоне 1 не станет ниже минимального рабочего давления. При этом в пусковой период и в течение всего времени режимной работы температуры основного криоагента на входе в микрохолодильник : поддерживается равной температуре кипения высококишпцего криоагента за счет испарения последнего в сосуде в. В данной системе исключено попадание высококипящего криоагента в каналы прямого и обратного потока микротеш1оо&менника и его вымерзание в них. Запуск системы может быть произведен включение только запорного кттапава 4, при этом запас высококипящего криоагента в емкости 6 остается нетронутым, что позволяет вести регламентные проверки системы. Клапан 7 включается только при штатном включении системы. В предлагаемой системе высококипящий криоагент используется для подохлазюдения поступающего на микрохолодильиик основного криоах нта, при этом температура основного криоагента после ,.- . охлаждения блвзка к температуре кипения высококипящего криоагента; что позволяет увеличить дроссель-эффект основного криоагента, уменьшить время пуска системы И увеличить длительность ее непрерывной аботы.

. ДРОССЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ, содержащая баплон с запасом основного криоагента, подключенный к микрохолодильнику посредством трубопровода, на котором установлены , запорный клапан и теплообменник, отличающаяся тем, что, с целью сокращения периода пуска и увеличения продолжительности рабочего режима, теплообменник выполнен в ввде герметичного теплоизолированного сосуда с дренажным клапаном, заполненного вспомогательным криоагентом с критической температурой выше температуры окружакь щей среды, преимущественно фреоном-22, причем трубопровод на участке между тeплooйvleнникoм и мнкрохолодильником (Л снабжен теплоизоляцией. о 4 00 К) QD