Криогенератор Советский патент 1986 года по МПК G01B11/16 

1

Изобретение отноЬится к криогенной технике.

Цель изобретения - повьшение термодинамической эффективности.

На фиг. 1 изображена схема кри- огенератора Пеффорда - Мак-Магона; на фиг. 2 - дополнительный холодильник, продольный (А-А) и поперечный (Б-Б) разрезы; на фиг. 3 - теплооб:-. менник полезной нагрузки, продольньй (В-В) и поперечный (F ) разрезы; на фиг. 4 - графики изменения температуры рабочего тела по длине зазора между цилиндром и вытеснителем (сплошные линии - в предлагаемом криогенераторе, штриховые - в известном) .

Криогенератор содержит цилиндр 1 с холодильником 2, вытеснитель 3, соединенный с приводом 4, дополни- тельный холодильник 5, газовая nor- лость которого сообщена с зазором 6 между цилиндром 1 и вытеснителем 3, теплообменник 7 полезной нагрузки, регенаратор 8 с насадкой 9, впускной 10 и выпускной 11 клапаны. Вытеснитель 3 делит полость цилиндра 1 на горячую полость 12 и холодную полост 13 с мертвым объемом 14.

Дополнительный холодильник 5 (фиг. 2) состоит из корпуса 15, водяной рубашки 16 и пористых ребер 17 из теплопроводного материала в виде спеченных сферических тел, например из нержавеющей стали или бронзы, образующих радиально направленные (вдоль потока рабочего тела) чередующиеся глухие щели 18 и 19. Ребра соединены, например, мягким припоем с корпусом 15.

Теплообменник 7 полезной нагрузки (фиг. 3) состоит из корпуса 20 и пористых ребер 2I из теплопроводного пористого матерИ1ала, образующих чередующиеся глухие щели 22 и 23, направленные вдоль потока рабочего тела Ребра соединены, например, мягким припоем с корпусом 17.

Криогенератор работает следукяцим образом.

После открытия впускного клапана 10 рабочее тело заполняет горяную полость 12 и регенаратор 8, в котором рабочее тело охлаждается, и заполняет далее теплообменник 7,

§ 0 $

0 5

о

5

0

5

0

14 а

мертвый объем 14, зазор 6 и дополнительный холодильник 5. Осуществляется впуск. Температура рабочего тела в горячей полости 12 в результате сжатия увеличивается,

Температура рабочегст тела в регенераторе 8 остается почти постоянной за счет отвода тепла насадкой 9, а в теплообменнике 7 и в мертвом объеме 14 увеличивается в результате сжатия.

Затем при открытом впускном клапане 10 вытеснитель 3 движется вверх и рабочее тело переталкивается черезi регенератор 8 в холодную полость 13. При этом через впускной клапан 10 поступает дополнительное количество рабочего тела, температура которого равна температуре окружающей среды. Когда вытеснитель 3 достигает ВМТ, то закрывается впускной клапан 10. Происходит почти мгновенное опорожнение - выхлоп. Процесс выхлопа сопровождается понижением температуры.

При. открытом выпускном клапане 11 вытеснитель 3 движется вниз и рабочее тело выталкивается из холодной полости 13. Выходящий поток в процессе выхлопа и выталкивания сниг мает в теплообменнике полезной нагрузки 7 увеличенную по сравнению с : прототипом тепловую нагрузку. Когда вытеснитель 3 достигает НМТ, то закрывается выпускной клапан 11, и цикл повторяется.

Во время работы криогенератора поток рабочего тела проходит через поры ребер 21 теплообменника 7 и поры ребер 17 дополнительного холодильника 5. В процессе прохода через поры ребер рабочее тело разделяется на мелкие струйки и интенсивно обменивается теплом (холодом) с оребрением, соприкасаясь с развитой поверхностью пористого материала, который передает корпусам .20 и 15 полученное тепло (холод) за счет теплопроводности. Интенсивность теплообмена в пористом оребрении равняется интенсивности теплообмена в сетчатой, насадке 9 регенератора 8, а гидравлические поте ри ввиде малого пути фильтрации значительно меньше, чем в регенераторе.

Л Л

-н

S 8

Г- Г

46

.4

.2

20

2S

21

/ / / ГГТУ:

Д

Ж

. т... .у,

.-T:v.v-; .v:-..4v.i4v.-.f

,.:.. у л су J i .. J.V. J .4 Ъ

S

/г

tpue

Г.Н

т

Тте

Гпе Tiftf oTee

Tfc

TxfTff

XL

/

/

/

/

Фи9.4

,мм