Микрокриогенная система и рабочее тело,предназначенное для нее Советский патент 1986 года по МПК F25B9/00 

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к криогенным газовым машинам, и может найти нрименение в электронной и других областях промышленности в устройствах, требуюших охлаждения на уровне от 100 К до 12 К.

Цель изобретения - повышение экономичности и уг1рош.ение конструкции.

На чертеже представлена схема предлагаемой системы.

Микрокриогенная система содержит ю си, охлаждение сжатой смеси происходит в

компрессор 1 с всасываюш,ей 2 и нагнетательной 3 полостями, холодильник 4, отделитель 5 жидкой фазы, включающий вла- гоотделители грубой 6 и тонкой 7 очистки, фильтр 8, дроссель 9, охладитель 10, включающий впускной 11 и выпускной 12 клапаны, теплообменник 13 и регенератор 14 с высокотеплоемкой пористой насадкой, выполненной двухсекционной.

Рабочее тело, предназначенное для микхолодильнике 4, затем происходит отделение жидкой фазы во влагоотделителях грубой 6 и тонкой 7 очистки. Жидкосной выход отделителя непосредственно соединен с полостью 2 всасывания ко.мпрессора 1, что позволяет исключить применение механического насоса для подачи смазочно-охлаждающей жидкости во всасывающую полость компрессора. Вся отделившаяся жидкость дросселируется во всасывающую полость 2 компресрокриогенной системы представляет собой 20 сора 1 через дроссель 9.

гелий, дополнительно содержащий углево-В охладителе 10 осуществляется газовый

дородную добавку метан-ового ряда С„Нтп в жидкой и паровой фазах п 6-8. Углеводородная добавка рабочего тела используется в качестве смазочно-охлаждающей жидкости, подаваемой в полость всасывания компрессора и имеет температуру кипения 40-100°С.

Использование углеводородной добавки в составе рабочего тела позволяет уменьшить

25

холодильный цикл Мак-Магона и Джиф- форда следующим образом.

Газо-паровой выход отделителя 5 непосредственно сообщен с двухсекционной насадкой регенератора 14 через впускной клапан 11. Смесь поступает через впускной клапан 11 в двухсекционную насадку, первая секция которой выполняет функцию низкотемпературного фильтра конденсируюудельную работу сжатия гелия в компрес- п Щихся примесей. Происходит конденсация

СиНгл (углеводородной добавки). В цилиндр охладителя 10 поступает очищенный гелий высокого давления. После осуществления процессов впуска и переталкивания происходит адиабатическое расширение гелия, в

соре и увеличивает диапазон отношении давления нагнетания к давлению всасывания до 8 при допустимой температуре нагнетания. При значении п (в СпНтт) меньше 6, группы индивидуальных углеводородов имеют

высокое давление насыщенных паров при 35 результате чего рабочее тело, поступившее

через впускной клапан I1 (высокого давления) выталкивается через выпускной клапан 12 (низкого давления). При этом увеличивается объемный расход гелия и сконденсировавшийся углеводород выносится в

температуре окружающей среды, что затрудняет очистку гелия от углеводородной добавки. При значении п( в С П ) больше 8, группы индивидуальных углеводородов имеют высокую температуру кипения, что увечерез впускной клапан I1 (высокого давления) выталкивается через выпускной клапан 12 (низкого давления). При этом увеличивается объемный расход гелия и сконденсировавшийся углеводород выносится в

личивает среднюю температуру компрессо- более теплую зону двухсекционной пористой

насадки, испаряется и выносится из охладителя 10 на всасывание в компрессор 1.

45

ра и потребляемую им мощность.

Если объемная доля гелия меньще 70%, уменьшается количество гелия, подаваемого в охладитель, что снижает его холодопроиз- водитель.ность. Если объемная доля гелия больще 90%, возрастает удельная работа сжатия и температура нагнетания гелия, что влечет за собой уменьшение КПД микрокриогенной системы и снижает ее надежность.

Выполнение насадки регенераторра двухсекционной позволяет выделять из рабочего 50 тела углеводородную добавку в виде жидкости и задерживать ее в процессе впуска рабочего тела в охладитель благодаря большой поверхности теплообмена первой секции со стороны впускного клапана.

При значениях отношения удельных поверхностей теплообмена двух секций насадки менее 2, часть углеводородной добавки

55

Углеводород, отделенный во влагоотделителях грубой 6 и тонкой 7 очистки через дроссель 9 подается во всасывающую полость 2 компрессора 1 и сжимается вместе с поступающим из охладителя 10 рабочим телом.

Формула изобретения

1. Микрокриогенная система, содержащая ко.мпрессор, соединенный нагнетательной и всасывающей линиями через впускной и выпускной клапаны с оХоТадителем, имею щим регенератор с высокотеплое.мкой пористой насадкой, и отделитель жидкой фазы с

конденсируется во второй секции со стороны впускного клапана, что снижает эффективность работы охладителя. При значениях удельных поверхностей теплообмена секций насадки более 4, увеличивается «мертвый объем охладителя, что также приводит к снижению эффективности его работы.

Микрокриогенная система работает сле- дуюш,им образом.

Компрессор 1 осуществляет сжатие смеси, охлаждение сжатой смеси происходит в

холодильнике 4, затем происходит отделение жидкой фазы во влагоотделителях грубой 6 и тонкой 7 очистки. Жидкосной выход отделителя непосредственно соединен с полостью 2 всасывания ко.мпрессора 1, что позволяет исключить применение механического насоса для подачи смазочно-охлаждающей жидкости во всасывающую полость компрессора. Вся отделившаяся жидкость дросселируется во всасывающую полость 2 компресВ охладителе 10 осуществляется газовый

холодильный цикл Мак-Магона и Джиф- форда следующим образом.

Газо-паровой выход отделителя 5 непосредственно сообщен с двухсекционной насадкой регенератора 14 через впускной клапан 11. Смесь поступает через впускной клапан 11 в двухсекционную насадку, первая секция которой выполняет функцию низкотемпературного фильтра конденсируючерез впускной клапан I1 (высокого давления) выталкивается через выпускной клапан 12 (низкого давления). При этом увеличивается объемный расход гелия и сконденсировавшийся углеводород выносится в

более теплую зону двухсекционной пористой

Углеводород, отделенный во влагоотделителях грубой 6 и тонкой 7 очистки через дроссель 9 подается во всасывающую полость 2 компрессора 1 и сжимается вместе с поступающим из охладителя 10 рабочим телом.

Формула изобретения

1. Микрокриогенная система, содержащая ко.мпрессор, соединенный нагнетательной и всасывающей линиями через впускной и выпускной клапаны с оХоТадителем, имеющим регенератор с высокотеплое.мкой пористой насадкой, и отделитель жидкой фазы с

1278550 34

жидкостным и газо-паровым выходами, уста-со стороны впускнрго клапана имеет удельновленный на нагнетательной линии компрес-ную теплообменную поверхность в 2-4 раза

сора, отличающаяся тем, что, с целью повы-большую чем вторая секция, шения экономичности и упрощения конструкции, насадка регенератора выполнена двух-2. Рабочее тело микрокриогенной систе- .секционной, причем газо-паровой выход от- 5 мы, содержащее Не, отличающееся тем, что,

делителя жидкой фазы непосредственно со-с целью повышения экономичности, в рабообщен через впускной клапан с первой сек-чее тело дополнительно введен углеводород

цией насадки регенератора, а жидкостнойметанового ряда типа С„Нтп, где п 6-8,

выход соединен с всасывающей линией комп-в количестве 10-30% от общего объема рарессора, причем первая секция регенераторабочего тела.

Изобретение относится к области криогенной техники, а именно к криогенным газовым машинам, и может найти фименение в электронной и других областях промышленности в устройствах, требующих охлаждения на уровне от 100 К до 12 К. Целью изобретения является повышение экономичности и упрощение конструкции. Микрокриогенная система состоит из компрессора 1, отделителя жидкой фазы 5 с влагоотделителями грубой 6 и тонкой 7 очистки, фильтр 8, дроссель 9, охладитель 10, включающий впускной 11 и выпускной 12 клапаны, теплообменник 13 и регенератор 14 с высокотеплоемкой пористой насадкой, выполненной двухсекционной. Рабочее тело, предназ- для микрокриогенной системы, представляет собой гелий, дополнительно содержащий углеводородную добавку метанового ряда СлНт в жидкой И-паровой фазах, п 6-8. Конструкция позволяет за счет выполнения насадки регенератора двухсекционной выделять из рабочего тела углеводородную добавку в виде жидкости и задерживать ее в процессе впуска рабочего тела в охладитель благодаря большой по- верхпости теплообмена первой секции со стороны впускного клапана 11.2 п. ф-лы, 1 ил. (О (Л W Ьода оо ел сд о