Способ получения холода Советский патент 1986 года по МПК F25B9/02 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к технологическим процессам производства холода в криогенных установках, и предназначено для использования на последних ступенях охлаждения в рефрижераторных и ожижительных криогенных системах.

Известен способ получения холода в криогенных установках, заключающийся в сжатии газообразного хладагента, охлаждении

преобразования ее в электрическую и передачи последней на уровень температур окружающей среды.

Отвод энергии акустических колебаний может быть проведен также с помощью волновода с последующим переводом ее в тепло на уровне температуры окружающей среды.

Генерирование акустических колебаний при истечении хладагента может быть произ- его обратным потоком и последующем адиа- tO ведено, например, при истечении через газо- батическом расширении с отдачей внешнейструйный свисток.

работы в виде механической энергии - де-На чертеже изображена схема устройства

тандировании.реализующего данный способ.

В процессе детандирования происходит охлаждение расширивщегося газа за счет совершения им внешней работы. Внеш- 5 ней работой является работа сил давления газообразного хладагента на поршень либо лопатки турбины (в зависимости от типа применяемого расширительного устройства), в результате чего внутренняя энергия сжатого хладагента превращается в механическую энергию и отводится с вала машины.

Однако указанный способ требует создания расширительных машин - детандеров,

призванных работать при низких температу- 25 преобразует излучаемую свистком акустичес- рах, а иногда и при условии фазового пе-кую энергию в электрическую, которую отрехода хладагента. Создание таких детан-водят из холодной зоны по проводникам 6.

деров является сложной технической зада-Доля располагаемой изоэнтропной разУстройство состоит из компрессора 1, подключенного через теплообменник 2 к свистку 3. Свисток 3 расположен в зоне 4 дросселирования. В зоне 4 дросселирования также расположен акустоэлектрический преобразователь 5 с проводниками 6.

Устройство работает следующим образом.

Компрессором 1 осуществляют изотермическое сжатие хладагента, в теплообменнике 2 его рекуперативно охлаждают, затем через свисток 3 осуществляют адиабатическое истечение хладагента в зону 4 дросселирования. Акустоэлектрический преобразователь 5

чей.

Более простым по техническому осущестности энтальпии, которая теоретически может быть преобразована в акустическую

влению является способ получения холода 30 энергию в процессе расщирения хладагента

при истечении, при условии соответствующего подбора параметров истечения, достигает 70-75%.

Таким образом, способ получения холода представляет собой процесс адиабатического расщирения хладагента с частичным совершением внешней работы. Величина этой работы определяет возможную дополнительную холодопроизводительность по сравнению с дросселированием.

35

путем адиабатического расширения при истечении предварительно сжатого хладагента. Эффект охлаждения в этом способе возникает в результате дросселирования сжатого газа, при этом адиабатный поток совершает работу против сил трения и на преодоление местного сопротивления, превращается в тепло, усваивается этим же потоком и остается в холодной зоне, т. е. в зоне дросселирования. Понижение температуры в процессе дросселирования реального о газа обусловлено уменьшением его энтропии в процессе изотермического сжатия, и, следовательно, дросселирование есть лишь средство для получения холода, «обусловленного изотермическим сжатием.

Кроме того, осуществляя процесс адиабатического расширения хладагента с частичным совершением внешней работы, т. е. приближаясь по эффективности к детанди- рованию, он не требует применения расНедостатком процесса дросселирования 45 ширительных машин-детандеров, сохраняя

тем самым конструктивную простоту и надежность дросселирования.

Расчеты показывают, что термодинамическая эффективность данного способа полу- 50 чения холода выше эффективности процесса дросселирования и составляет примерно 10-16%.

Использование предлагаемого способа позволит увеличить эффективность холодо- производящего процесса в целом на 7-11 %.

Способ получения холода может быть использован в системах, работающих как на гелии, так и на водороде, неоне, азоте и смесях газов.

является низкая термодинамическая эффек- тив}шсть. Указанный недостаток обусловлен- тем, что совершаемая потоком хладагента работа не отводится из зоны дросселирования, а переходит в тепло, вследствие чего велика необратимость процесса.

Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу истечение хладагента производят с генерированием акустических колебаний, энергию которых отводят из зоны истечения.

Кроме того, отвод энергии акустических колебаний может быть произведен путем

55

реализующего данный способ.

преобразует излучаемую свистком акустичес- кую энергию в электрическую, которую отУстройство состоит из компрессора 1, подключенного через теплообменник 2 к свистку 3. Свисток 3 расположен в зоне 4 дросселирования. В зоне 4 дросселирования также расположен акустоэлектрический преобразователь 5 с проводниками 6.

Устройство работает следующим образом.

Компрессором 1 осуществляют изотермическое сжатие хладагента, в теплообменнике 2 его рекуперативно охлаждают, затем через свисток 3 осуществляют адиабатическое истечение хладагента в зону 4 дросселирования. Акустоэлектрический преобразователь 5

ности энтальпии, которая теоретически может быть преобразована в акустическую

энергию в процессе расщирения хладагента

Кроме того, осуществляя процесс адиабатического расширения хладагента с частичным совершением внешней работы, т. е. приближаясь по эффективности к детанди- рованию, он не требует применения расширительных машин-детандеров, сохраняя