Способ захолаживания криогенной гелиевой системы Советский патент 1991 года по МПК F25B9/00 

1

(21)4470408/06

(22)08.08.88

(46) 23.03.91. Бюл. № 11 (72) И.К.Буткевич, С.И.Веремчук, В.Д.Коваленко, И.М.Морковкин и В.Ф.Романитин

(53)621.56(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР If 1207256, кл. G 05 D 27/00, 1984.

(54)СПОСОБ ЗАХОЛАЖИВАНИЯ КРИОГЕННОЙ ГЕЛИЕВОЙ СИСТЕМЫ

(57)Изобретение относится к криогенной технике и м.б. использовано в криогенных гелиевых системах. Цель изобретения - снижение энергозатрат

и сокращение времени захолаживания. Для этого при температуре на выходе из объекта 13 захолаживания выше 28 К поток перед подачей в детандерную

vl

ступень предварительного охлаждения направляют в обратный поток криогенной установки до детандерной ступени предварительного охлаждения, дополнительно регулируют при этом расход гелия на входе в криогенную установку путем изменения производительности детандера 4 ступени окончательного охлаждения и регулируют расход гелия на детандерную ступень предварительного охлаждения по разности температур гелия перед этой ступенью и после объекта 13, измеряемых датчиками 24 и 25. Подачу гелия в объект 13 производят через ступень окончательного охлаждения или непосредственно через детандер 4 этой ступени в объект 13 в зависимости от температуры потока на выходе из него. 1 ил.

(Л

аъ &

аъ ел i

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в криогенных гелиевых системах.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и сокращение времени захолаживания..

На чертеже представлена схема криогенной гелиевой системы, при работе которой реализуется описываемый способ,

Система содержит компрессор 1 , детандеры 2 и 3 ступени предварительного охлаждения, детандер 4 ступени окончательного охлаждения, теплообменники 5-11, сборник 12 жидкого гелия, объект 13 захолаживания, регулирующую арматуру 14 и 15 и запорную арматуру 16-23, датчики 24 и 25 температуры, датчик 26 давления и датчик 27 потока, а также регуляторы 28-31.

Система работает следующим образом.

Гелий сжимается в компрессоре 1, давление на выходе из которого стабилизируется регулятором 31, соединенным с датчиком 26 давления и регулирующей арматурой 14. Расход гелия на криогенную установку поддерживается постоянным посредством регулятора 29, который управляет исполнительным механизмом детандера 4 по датчику 27 расхода потока. Пропускная способность детандера 4 определяется как разность между производительностью компрессора 1 и необходимым расходом гелия на детандеры 2 и 3. Полученное количество гелия можно расширить в детандере 4, регулируя его производительность, например, числом оборотов вала двигателя либо отсеч- хкой впуска. Давление за детандером 4 определяется гидравлическим сопротивлением потока в объекте 13 захолаживания „

Сжатый гелий через теплообменники 5 и 6 поступает в детандерную ступень предварительного охлаждения, где разделяется на два потока: один направляется на расширение в детандеры 2 и 3, а другой через теплообменники 7-4 поступает в ступень окончательного охлаждения на расширение в детандер 4 через запорную арматуру 16, а через запорную арматуру 19 поступает в объект 13 злхолаживания, минуя теплообменники 10 и 11 и сборник 12 жидкого гелия. Из объекта 13 захолаживанип гелий поступает в

5

0

5

0

5

0

5

0

5

обратный поток криогенной установки до детандерной ступени предварительного охлаждения через запорную арматуру 21.

При снижении температуры гелия, выходящего из объекта 13 захолаживания, до 28-26 К по сигналу от датчика 25 температуры регулятор 30 вырабатывает сигнал на переключение обратного потока гелия, возвращаемого в установку, при этом запорная арматура 21 и 22 соответственно закрывается и открывается. При дальнейшем захолаживании объекта 13 и понижении температуры ниже 8 К по датчику 25 температуры регулятор 30 выдает сигнал на переключение потока гелия, возвращаемого в установку, при этом запорная арматура 22 и 23 соответственно закрывается и открывается, а также подается сигнал на переключение прямого потока перед объектом 13 захолаживания в ступени окончательного охлаждения, для чего запорная арматура 17, 18 и 16, 19 соответственно открывается и закрывается.

В режиме захолаживания по мере понижения температуры гелия за объектом 13 происходит понижение температуры гелия перед детандерной ступенью и повышение расхода гелия на детлидеры 2 и 3. Сигналы от датчиков 24 и 25 температуры поступают в регулятор 28, где сравниваются, в результате чего вырабатывается сигнал, управляющий регулирующей арматурой 15 так, чтобы направить на расширение в детандеры 2 и 3 оптимальный расход гелия, соответствующий разности температур, регистрируемой датчиками 24 и 25 температуры.

Формула изобретения

Способ захолаживания криогенной гелиевой системы, включающей криогенную установку с детандерной ступенью предварительного охлаждения и ступенью окончательного охлаждения с детандером, сборник жидкого гелия, систему автоматизированного управления и объект захолаживания, путем регулирования давления гелия на входе в установку, подачи гелия из объекта захолаживания в детандерную ступень предварительного охлаждения и переключения его в сборник по достижении заданного значения температуры потока на выходе из объекта, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и сокращения времени захолаживания, при температуре потока на выходе из объекта захолаживания выше 28 К перед подачей в детандерную ступень предварительного охлаждения его направляют в обратный поток криогенной установки до детандерной ступени предварительного охлаждения, дополнительно регулируют при этом расход гелия на входе в криогенную установку

путем изменения производительности детандера ступени окончательного охлаждения и регулируют расход гелия на детандерную ступень предварительного охлаждения по разности температур гелия перед этой ступенью и после объекта, а подачу гелия в объект захолаживания производят через ступень окончательного охлаждения или непосредственно через детандер этой ступени в объект захолажива- ния в зависимости от температуры потока на выходе из него.