Газовая холодильная машина Советский патент 1991 года по МПК F25B9/00 

ё

Изобретение относится к холодильной и криогенной технике, а именно к газовым холодильным машинам. Цель изобретения - увеличение термодинамической эффективности газовой холодильной машины. Поставленная цель достигается тем, что в газовой холодильной машине с источником 1 высокого давления, рабочей камерой 5, в которой соосно расположены сопло 3 со стержнем 4 и трубкой 6 с закрытым концом, находящимся в зоне концевого холодильника 8, дополнительно размещен пакет 7 конических элементов, обращенных расширенной частью к открытому концу трубки 6, а больший диаметр конических элементов равен внутреннему диаметру трубки. 1 ил.

2

Л

3W-Л

о VI

1ЧЭ СП

VI

ю

Изобретение относится к холодильной и криогенной технике, в частности к газовым холодильным машинам, и является усо- вершенствованием устройства по авт.св. № 1086316.

Целью изобретения является повышение термодинамической эффективности газовой холодильной машины.

На чертеже изображена газовая холодильная машина.

Холодильная машина содержит источник 1 высокого давления, теплообменник 2, сопло 3, имеющее на оси цилиндрический стержень 4, рабочую камеру 5, трубку 6 с закрытым концом, пакет 7 конических элементов, размещенных в трубке 6, концевой холодильник 8, теплообменник 9 нагрузки.

Газовая холодильная машина работает следующим образом.

Газ из источника 1 высокого давления попадает в теплообменник 2, где охлаждается обратным потоком и поступает затем в сопло 3, имеющее на оси цилиндрический стержень 4. Газ расширяется, истекая из кольцевого зазора, образуемого соплом 3 и стержнем 4, навстречу открытому концу трубки 6 и создает в ней автоколебания газа. Энергия этих колебаний в зоне установленного в трубке 6 пакета конических элементов 7 переходит в теплоту, которая отводится внешним хладагентом в концевом холодильнике 8. Трубка 6 расположена открытым концом в рабочей камере 5 соос- но с соплом 3 и стержнем 4. Газ, отдавший часть своей энергии в трубке 6, выходит из камеры 5 охлажденным и поступает в теплообменник нагрузки 9, где отбирает теплоту от охлаждаемого объекта. Далее газ возвращается через теплообменник 2 в виде обратного потока к источнику 1 высокого давления.

В трубке 6 с закрытым концом истекающая иэ кольцевого сопла 3 струя газа возбуждает автоколебания столба газа, находящегося в ней. Энергия этих колебаний в зоне закрытого конца трубки 6 частично переходит в теплоту, которая отводится в концевом холодильнике 8. Течение в трубке 6 пульсирующее и может быть разделено на фазы впуска и выпуска (наполнения и опорожнения трубки). В фазе впуска течение газа направлено в сторону закрытого

конца трубки 6, кинематическая энергия газа переходит частично в потенциальную энергию сжатия, частично на вихреобразо- вание в зонах между коническими элементами пакета 7.

При сжатии газ направляется и относительно легко проходит через пакет конических элементов 7 вследствие малого гидравлического сопротивления его движению газа в этом направлении. В фазе выпуска нагретому сжатому газу гораздо труднее пройти пакет конических элементов 7 в обратном направлении. В результате фаза выпуска растягивается во времени и тем

самым увеличивается время, в течение которого отводится теплота хладагентом в концевом холодильнике 8. За счет вихреобразования в пакете конических элементов 7 процесс теплоотдачи от горячего

газа стенке трубки 6 интенсифицируется. Таким образом, анизотропия гидросопротивления течению газа и вихреобразующая способность пакета конических элементов 7 приводят к более эффективному тепловыделению и теплоотводу в трубке 6. Конические элементы должны быть изготовлены из материала с высокой теплопроводностью, например из меди, а наружный (наибольший) диаметр элементов должен быть равен внутреннему диаметру трубки 6, т.е. они должны входить в трубку без зазора. Это необходимо для уменьшения контактного термосопротивления тепловому потоку от горячего газа хладагенту в концевом холодильнике 8.

Изобретение позволяет повысить термодинамическую эффективность исходной газовой холодильной машины за счет повышения КПД преобразования энергии в трубке более чем в 2 раза.

Формула изобретения Газовая холодильная машина по эвт.св, № 1086316. отличающаяся тем, что, с целью повышения термодинамической эф5 фективности, она снабжена пакетом конических элементов, установленным в трубке с закрытым концом в зоне концевого холодильника, при этом конические элементы обращены расширенной частью к открыто0 му концу трубки, а больший диаметр конического элемента равен внутреннему диаметру трубки.