Система криостатирования объекта с переменной тепловой нагрузкой Советский патент 1984 года по МПК F25B9/00 

Изобретение относится к холодильной технике, а точнее к системам криостатирования объекта с переменной тепловой нагрузкой. Известны системы криостатирования объекта с переменной тепловой нагрузкой, содержащие циркуляционную установку со сборником-переохладителем для криоагента с линиями прямого и обратного потоков и .ожижительную установку с линией прямого потока 1. Однако известные системы обладают ма лой экономичностью при криостатировании нескольких объектов с различными тепловыми нагрузками из-за отсутствия взаимосвязи между регулируемыми параметрами в динамике работы объектов. Цель изобретения - повышение экономичности при криостатировании нескольких объектов с различными тепловыми нагрузками. Указанная цель достигается тем, что сиетема криостатирования объекта с переменной тепловой нагрузкой, содержащая циркуляционную установку со сборником-переохладителем для криоагента и с линиями прямого и обратного потоков и ожижительную установку с линией прямого потока, дополнительно содержит оперативные емкости, снабженные общим автономным электронагревателем и общим автоматическим вентилем, а также второй автоматический вентиль, при этом линии прямых потоков циркуляционной и ожижительной установок объединены общим коллектором, подключенным к криостатируемым объектам и через общий автономный электронагреватель и общий автоматический вентиль - к оперативным емкостям, причем последние дополнительно подсоединены через второй автоматический вентиль к линии обратного потока циркуляционной установки. Объекты криостатирования снабжены общим датчиком давления, установленным на входе криоагента, и общим обводным автоматически.м вентилем, связанным с указанным датчиком. На чертеже схематично представлена предлагаемая система. Система криостатирования содержит циркуляционную установку 1 со сборником-переохладителем 2 и с линиями 3 и 4 прямого и обратного потоков, ожижительную установку 5 с линией 6 прямого потока, оперативные емкости 7 и 8, снабженные общим автономным электронагревателем 9 и общим автоматическим вентилем 10, второй автоматический вентиль 11, коллектор 12, криостатируемые объекты 13, 14 и 15, снабженные общим датчиком 16 давления и общим обводным автоматическим вентилем 17, связанным с датчиком 16 давления. Кроме того, на чертеже показаны датчики 18-2 уровня жидкого криоагента (гелия), второй датчик 22 давления, датчик 23 температуры, регуляторы 24-30, логические устройства 31 и 32, регулирующие вентили 33-37. Работа системы происходит следующи.м образом. Прямой поток криоагента (жидкого гелия), проходя через сборник-переохладитель 2, переохлаждается обратным потоко.м до 4, 5 К и подается в коллектор 12. Из коллектора 12 жидкий гелий направляется в объекты криостатирования 13-14. Неиспользованная часть жидкого гелия дросселируется через вентиль 17 и подается совместно с парожидкостной смесью, поступающей из объектов 13, 14 и 15 в сборник-переохладитель 2. Подпитка коллектора 12 жидким гелием осуществляется от ожижительной установки 5. Излищки жидкого гелия сбрасываются в оперативные емкости 7 и 8. При возрастании нагрузки в объектах 13, 14 и 15 криостатирования систе.ма может подпитываться жидким гелием из оперативных емкостей 7 и 8. При уменьщении нагрузки в объектах 13, 14 и 15 и наличии жидкого гелия в оперативных е.мкостях 7 и 8 ожижительная установка может отключаться. Регулирование режима работы системы осуществляется с помощью систе.мьЕ датчиков, регуляторов, логических устройств и исполнительных механизмов. В режиме криостатирования осуществляется стабилизация уровня жидкого гелия в сборнике-перео.хладителе 2. Сигнал от датчика 18 уровня поступает на регулятор 28, который выдает сигнал на логическое устройство 31. Если уровень жидкого гелия растет (нагрузка в объектах 13, 14 и 15 уменьщаются), то от логического устройства 31 поступает сигнал на исполнительный механизм вентиля 10, который перепускает часть жидкого гелия в оперативные емкости 7 и 8. Если нагрузка в объектах 13, 14 и 15 увеличилась, то уровень в сборнике-переохладителе 2 падает. При этом сигнал от логического устройства 31 поступает на вентиль 11, который открывается, и жидкий гелий из оперативных емкостей 7 и 8 подпитывает систему. В оперативных емкостях 7 и 8 производится стабилизация давления. Сигнал от датчика 22 давления поступает на регулятор 29, который выдает сигнал на логическое устройство 32. При понижении давления в емкостях 7 и 8 сигнал от логического устройства 32 поступает на регулятор 30 и на вентиль 33, при открывании которого часть жидкого гелия из коллектора 12 подается на электронагреватель 9, испаряется и поступает в емкости 7 и 8. Для исключения перегрева гелия на выходе из электронагревателя 9 регулируется температура. Сигнал от датчика 23 температуры поступает на регулятор 30, который через исполнительный .механиз.м электронагревателя изменяет его мощность Учитывая то, что динамика изменения давления в емкостях 7 и 8 и уровня гелия в сборнике-подогревателе 2 разная и между ними существует взаимосвязь, вводится кор ректировка степени открытия вентиля 33 по сигналу от датчика 18 уровня. При увеличении давления в оперативных емкостях 7 и 8 от логического устройства 32 поступает сигнал на исполнительный механизм вентиля 37, сбрасывая часть жидкого гелия в систему компремирования (на чертеже не показана). В коллекторе 12 осуществляется стабилизация давления. Сигнал от датчика 16 давления поступает на регулятор 24, который выдает сигнал на исполнительный

механизм автоматического вентиля 17. Уровни 19, 20 и 21 в объектах 13, 14 и 15 поддерживаются автоматически с помощью регулирующих вентилей 34, 35 и 36 и регуляторов 25, 26 и 27. Переменную нагрузку от объектов 13, 14 и 15 воспринимает циркуляционная установка 1, регулирование которой значительно проще, чем ожижительвой установки 5, которая работает -в одном оптимальном режиме.

Экономическая эффективность предлагаемой системы выражается в снижении затрат на производство холода и составляет 15%.

1. СИСТЕМА КРИОСТАТИРОВА- НИЯ ОБЪЕКТА С ПЕРЕМЕННОЙ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКОЙ, содержащая циркуляционную установку со сборником-перео.х- ладителем для криоагента и с линиями прямого и обратного потоков и ожижительную установку с линией прямого потока, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности при криостатировании нескольких объектов, система дополнительносодержит оперативные емкости, снабженные общим автономным электронагревателем и общим автоматическим вентилем, а также второй автоматический вентиль, при этом линии прямых потоков циркуляционной и ожижительной установок объединены общим коллектором, подключенным к крио- статируемым объектам и через общий автономный электронагреватель и общий автоматический вентиль — к оперативным емкостям, причем последние дополнительно подсоединены через второй автоматический вентиль к линии обратного потока циркуля ционной установки.2. Система по п. I, отличающаяся тем, что объекты криостатирования снабжены общим датчиком давления, установленным на входе криоагента, и общим обводным автоматическим вентилем, связанным с указанным датчиком.(Q(Л^со ^ ^