Установка для криостатирования объекта Советский патент 1990 года по МПК F25B11/00 

Изобретение относится к криогенной технике и наиболее эффективно может быть использовано в системах криоста- тирования объекта с переменной тепловой нагрузкой и длительным циклом испытаний.

Цель изобретения - повышение экономичности установки при длительной эксплуатации путем использования в качестве рабочего и подпитывающего криоагента атмосферного воздуха.

На чертеже изображена предлагаемая установка.

Установке содержит турбодетандер- ную ступень 1 с магистралями 2 и 3 прямого и обратного потоков, соответственно резервуар k с рабочим криоа- гентом, подключенным с помощью трубопроводов 5 и 6 к криостатируемому объекту 7с Блок подпитки содержит эжектор 8, патрубок 9 активного потека которого соединен с магистралью 2 прямого потока, патрубок 10 пассивного потока соединен с межтрубной полостью аппапата 11 охлаждения, в патрубок Т2 смешанного потока - с газовой полостью резервуара k. Межтрубная полость аппарата 13 осушки входным патрубком соединена с атмосферой, а выходным патрубком 15 с межтрубной полостью аппарата 16 очистки, выходной патрубок 17 которого соединен с трубной полостью аппарата 13 осушки. Резервуар k трубопроводом 18 соединен с трубными полостями аппарата 11 охлаждения и аппарата 16 очистки, выходы из которых соединены через вентиль 19 с газовой полостью резервуара 4. Для отогрева резервуара 1 предусмотрена магистраль 20 с вентилями 21 и 22.

Для слива конденсата из аппарата 13 осушки установлен трубопровод с вентилем 23. Для сброса газообразного продукта из резервуара k и аппарата

11 охлаждения установлен трубопровод 2k с вентилями 25 и 26, Для заправки резервуара k предусмотрена магистраль 27 с вентилем 28. Трубопровод 5 снаб- ,жен вентилем 29, Магистраль 2 прямого потока соединена с резервуаром k через дроссельный вентиль 30. Для сброса углекислоты из аппарата 16 очистки установлен трубопровод с вентилем 3-1.

5

0

5

0

Установка работает следующим образом.

Резервуар 4 заполняют жидким крио- агентом по магистрали 27 через вентиль 28 из транспортного заправщика (не показан), при этом пары криоагента сбрасывают в атмосферу по трубопроводу 2k через открытый вентиль 25, после чего последний закрывают. Для криостатирования объекта 7 открывают вентиль 29 и по трубопроводу 5 жидкий криоагентподают к объекту 7« Жидкий криоагент, охлаждая объект 7, испаряется и в газообразном виде возвращается в газовую полость резервуара k. Из резервуара k газообразный криоагент по магистрали 3 обратного потока подают Б турбодентандерную ступень 1, с помощью которой осуществляют циркуляционный цикл, В турбодетандерной

5 ступени 1 криоэгент сжимают, охлаждают, ожижают за счет расширения части газообразного криоагента и по магистрали 2 прямого потока через дроссельный вентиль 30 возвращают е

Q резервуар А. Для компенсации потерь криоагента, возникающих в турбодетэн- дерах и компрессорах турбодетандерной ступени 1, в газовую полость резервуара k добавляют газообразный атмосферный воздух, предварительно осушенный от влаги, очищенный от углекислоты и переохлажденный. Для этого через патрубок 9 активного потока из магистрали 2 прямого потока подают

5

газ в эжектор 8, который всасывает воздух из атмосферы через патрубки И и 15 аппарата 13 осушки, патрубок 17 аппарата 16 очистки, трубную полость аппарата 13 осушки, межтрубную полость аппарата 11 охлаждения и трубопровод с патрубками 10, а затем меоез .патрубок 12 смешанного потока эжектора подает воздух в газовую полость резервуара I. Первоначальную заправку резервуара производят жидким воздухом или жидким азотом. В процессе работы подпитку производят атмосферным воздухом и смешанный в резервуаре k поток поступающего воздуха с парами криоагента из объекта 7 крио- статирования направляют по магистрали 3 обратного потока в турбодетандерную ступень 1 для осуществления циркуляционного цикла.

В зависимости от тепловой нагрузки от криостатируемого объекта 7 на его охлаждение подают соответственное количество криоагента. При работе в режиме малых нагрузок от криостатируемого объекта 7 установка накапливает жидкий воздух в резервуаре Ь, а при работе с большими нагрузками увеличенный расход криоагента обеспечивается за счет накопления жидкости в резервуаре .

Отогрев аппарата 13 осушки (в нерабочем режиме) производят греющим газом, поступающим из компрессора тур- бодетандерной ступени 1 по магистрали 20 через вентиль 22 в патрубок 15 с выходом в атмосферу через патрубок И и сливом конденсата по трубопроводу с вентилем 23.

Отогрев аппарата 16 очистки и аппарата 11 охлаждения производят греющим газом, поступающим из компрессора .турбо етандерной ступени 1 по магист рали 20 через вентиль 21 со сбросом в атмосферу через вентиль 31

15

Для удобства эксплуатации на установке могут быть установлены два попеременно; работающих аппарата 13 осушки и аппарата 16 очистки.

Установка позволяет повысить экономичность в широком диапазоне изме

0

нения нагрузки и длительности испытаний криостатируемого объекта 7 за счет исключения установки по произ- . водству жидкого криоагента, устанавливаемой при объекте 7 криостатиро- вания. Использование эжектора ц аппаратов очистки, осушки и охлаждения воздуха при небольших капитальных затратах обеспечивают длительный режим криостатирования объекта. При этом, если нагрузка криостатируемого объекта мала, то, всасывая атмосферный воздух для подпитки, производят его ожижение и последующее наполнение резервуара жидким воздухом.

Формула изобретения

Установка для криостатирования объекта, содержащая турбодетандерную ступень с магистралями прямого и обратного потоков, резервуар с рабочим криоагентом, имеющий жидкостную и газовую полости, и блок подпитки криоагентом, сообщенный с резервуаром, причем жидкостная полость резервуара подключена к криостати- руемому объекту, а газовая полость - к магистралям прямого и обратного

потоков, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности при длительной эксплуатации путем использования в качестве рабочего и подпиточного криоагента атмосферного воздуха, блок подпитки содержит эжектор с патрубками активного, пассивного и смешанного потоков . и аппараты осушки, очистки и охлаждения воздуха, каждый из которых

имеет трубную и межтрубную полости, при этом патрубки активного и смешанного потоков соединены соответственно с магистралью прямого потока и газовой полостью резервуара, трубные полости аппаратов очистки и охлаждения соединены с жидкостной и газовой полостями резервуара, межтрубная полость аппарата очистки соединена с обеими полостями аппарата осушки, а межтрубная полость аппарата охлаждения - с трубной полостью аппарата осушки и патрубком пассивного потока эжектора.

Изобретение позволяет повысить экономичность установки при длительной эксплуатации. Для этого блок подпитки содержит эжектор 8, патрубок 9 активного потока которого соединен с магистралью 2 прямого потока. Патрубок 10 пассивного потока эжектора соединен с межтрубной полостью аппарата 11 охлаждения, а патрубок 12 смешанного потока - с газовой полостью резервуара 4. Трубные полости аппаратов 16 и 11 очистки и охлаждения соединены с жидкостной и газовой полостями резервуара 4. Межтрубная полость аппарата 16 очистки соединена с обеими полостями аппарата 13 осушки. Межтрубная полость аппарата 11 охлаждения соединена с трубной полостью аппарата 13 осушки и патрубком 10 пассивного потока эжектора 8. Такая конструкция позволяет использовать в качестве рабочего и подпитывающего криогента атмосферный воздух. 1 ил.