Адсорбционный криогенный рефрижератор непрерывного действия Советский патент 1991 года по МПК F25B9/02 

(Л

СП

N9

с о

СП vl

Изобрете тие относится к криогенной технике, к адсорб1щонным криогенным рефрижераторам непрерывного действия для получения температур ниже 1 К,

Цель изобретения - интенсификация теплообмена и снижение теплопритоков к охлаждаемому объекту.

На чертеже схематично изображен рефрижератор.

Рефрижератор содержит сосуд 1 с криогенной жидкостью 2 с размещенной в нем двухсекийопнпй ванной с хладагентом, каждая секция разделена на два размещенных одни над другим объема (верхние объемы 3, и нижние объемы 5, 6), панна снабжена вакуумной рубашкоГ 7. Рефрижератор содержит также поочередно включаемые в работу адсорбционные насосы 8, 9, теплообменник 10, трубки (каналы) II, 12, связываюпще перхние объемы 3, 4 секции ванны с адсорбционными насоса мн 8, 9. Трубки (каналы) 13, 14 выходят из дна верхних объемов 3, 4 секций и служат для поступления хладагента в нижние объемы 3, б секций, трубки (каналы) 15, 16 служат для отвода паров жидкости ц паровую фазу верхних объемов 3, 4 секций. Охлаж- даеьЯ) объект приведен в тепловой кон такт 17 с дном нижних объемов 5, 6 секций.

Рефрижератор работает следующим образом.

Для получения температур порядка 0,5 К в качестве хладагента используется гелий-З. Адсорбционный насос 9 охлаждается криогенной жидкостью 2, и находящийся в нем твердый адсорбент поглощает пары хладагента в верхнем объеме 4 секции ванны. При этом давление паров хладагента в верхнем объеме 4 секции понижается, а температура поверхности падает до 0,3 К. Поступивший по трубке 14 в нижний объем секции жидкий гелий-З кипит, тем самым охлаждает дно нижнего объема, образовавшийся при этом пар отводится через трубку J6 в.паровую фазу верхнего объема 4 секции и откачивается адсорбционным насосом 9 по трубопроводу 12. Таким образом, охлаждаемый объект, находящийся в тепловом контакте 17 с дном нижнего объекта 6, охлаждается. При зтом достигается fiojiee низкая температура охлаждения при чадаиной холодопроизво- дителъности vi гчот уненыпсиия гидро0

5

0

5

0

сопротивления соеди штельньпс трубок, т.е, за счет интенсификации поступления хладагента в нижний объем 6 секции.

Одновременно адсорбционный иасос 8 регенерируется путем нагрева твердого адсорбента до температуры 15 К. Выделяющийся при этом газообразный хладагент вна.чале охлаждается и сжижается в трубках 1I и в теплообмеи- иике 10, а затем сливается в верхний объем 3. При этом нижний объем 5 и трубки 13 и 15 заполняются хладагентом, имеющим в верхнем объеме температуру конденсации, а в иижием объеме температуру, близкую к температуре нижнего объема откачиваемой секции. Увеличивая теплосопротивление трубок за счет высоты столба жидкого хладагента в них, тем самым уменьшают нежелательный теплоприток к нижнему объему регенерируемой секции.

При переключении насосов соответственно меняется режим работы рефрижератора.

С целью оптимизации теплового режима гидросопротивления и теплосопро- тивления каналов связаны соотношением

Р,Я(

p,q

4.4 г

где р Hq, - гидросопротивление и

теплосопротивление канала для подачи соответственно;Pj и q - гидросопротивление и

теплосопротивление канала для отвода жидкости. Каналы могут; быт ь выполнены в виде трубок круглого сечения, геометрические размеры которых должны удовлетворять соотношению

г

() QI

h Г г, Рг

0

5

где h. - высота трубки подачи жидкости;

hj - высота трубки отвода пара; d, - диаметр т,)убки подачи жидкости;

di - диаметр трубки отвода пара; р| - плотность жидкой фазы; - плотность парообразной фазы;

, - вязкость жидкой фазы; вязкость парообразной фазы, при зтом расстояние трубок 13, 14 подачи жидкости от основания нижних

1528057

объемов 5 и 6 выбирается порядка дна- теплообмена и снижения теплопритоков метра трубки.к охлаждаемому объекту, каждая сек- .

ция разделена на два размещенных один Формула изобретения , под другим объема, соединенных между

собой двумя каналами, один из котоI. Адсорбционный криогенный рефри- рых выходит из нижнего основания : . жератор иепрерывного , со- верхнего объема и заканчивается у держащий сосуд с криогенной жидкостью нижнего основания нижнего объема, а с размецеиной в нем двухсекционной Ю другой выходит из верхнего основа1шя ванной с хладагентом, снабженной ва- нижнего объема и заканчивается у куумной рубашкой и связаиной с охлаж- верхнего основання верхнего объема. даем11М объектом, и по крайней мере 2. Рефрижератор по п. I, о т Л и два адсорбционных насоса, связанных чающийся тем, что каналы вы- теплообменником, отличающий-15 полнены в виде трубок круглого сеЧе- с я тем, что, с целью интенсификации ния;

Изобретение относится к адсорбционным криогенным рефрижераторам не прерывного действия для получения температур ниже I К и позволяет интенсифицировать теплообмен и снизить теплопритоки, Ятя этого в рефрижераторе, содержащем сосуд 1 с криогенной жидкостью, по крайней мере два адсорбционных насоса 8, 9, двухсекционную ванну с хладагентом, каждая секция разделена на два размешенных один цод другим объема 3, 5 и 4, 6, соединенных между собой трубками (канапами) 13, 15 и 14, J6. 1 з.п, ф-лы, 1 ил.