Криогенная установка Советский патент 1989 года по МПК F25B9/00 

/.

k:

г С/)

Изобретение относится к криогенным установкам, работающим на газовых смесях, и позволяет обеспечить работоспособность при произвольной ориентации в пространстве. Сжатая в компрессоре смесь хладагентов после охлаждения в холодильнике 2 поступает в сепаратор 3, где с помощью кольцевых капиллярно-пористых отборников (КПО) 12, 14 пара и жидкости разделяется на пар и жидкость. Жидкость расширяется в дросселе 9 и после испарения в теплообменнике (ТО) 5 поступает в компрессор, а пар после охлаждения в ТО 5 поступает в сепаратор 4, где с помощью КПО 13 и 15 снова разделяется на пар и жидкость. Жидкость после дросселирования и подогрева направляется в линию обратного потока, а пар после охлаждения в ТО 6 и 7 и дросселирования поступает в ТО 8 нагрузки и далее в линию обратного потока. Попарное соединение КПО пара и жидкости в сепараторах позволяет при любой ориентации установки в пространстве отводить из сепаратора пар и жидкость благодаря тому, что КПО пара не смачиваются жидкостью и не пропускают ее, а КПО жидкости смачиваются жидкостью и не пропускают пар. 3 ил.

/«JГ4-И

/J г5

/ - /Jж

10

ков (КПО) 12, 14 пара и жидкости разделяется на пар и жидкость. Жидкость расширяется в дросселе 9 и после испарения в теплообменнике (ТО) 5 поступает в компрессор, а пар после охлаждения в ТО 5 поступает в сепаратор 4, где с помощью КПО 13 и 15 снова разделяется на пар и жидкость. Жидкость после дросселирования и подогрева направляется в линию обратного потока, а пар после охлаждения

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к криогенным установкам, работающим на газовых смесях, для охлаждения электронных устройств.

Цель изобретения - обеспечение работоспособности при произвольном ориентировании в пространстве.

На фиг.1 представлена принципиаль Нал схема установки; на фиг.2 - размещение отборников жидкости и пара внутри сепаратора; на фиг.З - конструктивная схема отборника.

Криогенная установка состоит из компрессора 1, холодильника 2, сепараторов 3 и 4, теплообменников 5-7 промежуточного охлаждения, теплообменника нагрузки 8, дроссельных вентилей 9-1 1 .

Внутри каждого сепаратора установлено по два капиллярно-пористых отборника пара 12 и 13 и жидкости 14 и 15, диаметр которых равен 0,95-0, внутреннего диаметра сепаратора, ис- ходя из условий обеспечения сборки сепаратора и выбора наибольшего значения диаметра отборников.

Из сепараторов 3 и 4 жидкость отводится по линиям 16 и 17, а пар - по линиям 18 и 19.

Цилиндрический объем сепараторов закрыт с торцов крьппками 20 и днищами 21. Отборники пара установлены непосредственно на крьгшках и днищах а отборники жидкости - на расстоянии 0,05-0,1 высоты сепаратора от днища и крышки, которое выбирается из условия наименьшего количества остающейся в сепараторе жидкости.

Отборники жидкости и пара имеют одинаковую конструкцию и состоят из металлических крышек 22, между которыми установлено кольцо 23 и изгото

в ТО 6 и 7 и дросселирования поступает в ТО 8 нагрузки и далее в линию обратного потока. Попарное соединение КПО пара и жидкости в сепараторах позволяет при любой ориентации установки в пространстве отводить из сепаратора пар и жидкость благодаря тому, что КПО пара не смачиваются

жидкостью и не пропускают ее, а КПО жидкости смачиваются жидкостью и не пропускают пар. 3 ил.

5

0

5

о

Q

Q

5

ленное из пористого материала кольцо 24. Между кольцами 23 и 24 образуется полость 25, из которой отводится пар или жидкость. Пористая структура соприкасается с паровой или жидкой фазой хладагента по внешней торцовой поверхности кольца 24. Отборники 12 и 13 пара выполнены из пористого фторопласта, который не смачивается жидким хладагентом, а отборники 14 и 15 жидкости - из пористой нержавеющей стали, которая хорошо смачивается хладагентом.

Установка работает следующим образом.

Смесь, из которой состоит хладагент, сжижается в компрессоре 1 и поступает в холодильник 2, где теплота сжатия отводится в окружающую среду. В холодильнике конденсируется часть потока смеси, главным образом компонент с высокой температурой конденсации.

Двухфазный поток из холодильника поступает в сепаратор 3, где с помощью капиллярно-пористых отборников 12 и 14 разделяется на пар и жидкость. Пар по линии 18 направляется в теплообменник 5, где охлаждается и частич но конденсируется как обратным потоком, поступающим из низкотемператур- нь:х теплообменников, так и жидкостью, отведенной из сепаратора по линии 16 и сдросселированной в дросселе 9. Прямой двухфазный поток из теплообменника 5 направляется в сепаратор 4, разделяется на пар и жидкость, и затем пар прямого потока охлаждается в теплообменнике 6, аналогично тому, как это происходило в теплообменнике 5.

После теплообменника 6 прямой поток 19 проходит теплообменник 7 и

5

дроссель 11, попадает в теплообменник нагрузки 8, где охлаждает объе и направляется обратным потоком через теплообменники 7, 6 и 5 на всасывание в компрессор.

Предложенная конструкция сепараторов позволяет работать при любой ориентации установки в пространств Для того, чтобы, например, спаренные отборники жидкости находились какой-либо своей частью в жидкости при любой ориентации и незначительном количестве жидкости, необходим чтобы кольца отборников располагались вблизи крьшки и днища сепаратора. Оптимальное удаление отборников жидкости от крышки и днища находится в пределах 0,05-0,1 высоты сепаратора. В этом пространстве удется расположить также и отборники пара. При меньшем удалении от крышки или днища возникают затруднения связанные с монтажем отборников, а при большем возникает опасность полного осушения отборника жидкост при малых количествах жидкости в сепараторе.

Исходя из аналогичных соображений, выбираются и диаметры кольцевых отборников - больший диаметр затрудняет сборку сепаратора, меньший - связан с возможностью непогружения отборников либо в пар, либо в жидкость при малом их количестве в сепараторе и при произволной ориентации сепаратора.

Поры колец 24 отборников 12 и 13 пара не смачиваются хладагентом и не пропускают жидкость, а пары колец отборников 14 и 15 жидкости смачиваются жидкостью, заполняются капельной жидкостью и не пропускают пар. При люб.ой ориентации установки в гравитационном поле часть поверхности хотя бы одного из отборников жидкости оказывается в слое жидкости, а отборников пара - в паровом пространстве, что обеспечивает отвод пара и жидкости из сепараторов.

а

изобретения

Формул

Криогенная установка, работающая на смесях хладагентов, содержащая компрессор, холодильник, теплообменник промежуточного охлаждения и нагрузки, дроссельные устройства и -цилиндрические сепараторы с крышками и днищами, соединенные с линиями отвода жидкости и пара, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения работоспособности при произвольном ориентировании в пространстве, внутри каждого сепаратора дополнительно установлено по два кольцевых капиллярно-пористых отборника жидкости и пара, причем отборники пара установлены непосредственно на крышке и днище, соединены между собой и с линией отвода пара, а отборники жидкости установлены между отборниками пара, соединены между собой и с линией отвода жидкости.

У////////77/Л//77////////Х

21 gjus.2

физЪ ,