Устройство для охлаждения объекта жидким хладагентом Советский патент 1992 года по МПК F25D3/10 

(Л

С

Использование изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для охлаждения объектов в электронике и медицинской технике. Сущность изобретения: устройство для охлаждения обьекта жидким хладагентом содержит камеру для размещения охлаждаемого обьекта, герметичный резервуар - для жидкого хладагента и теплоизолированные трубопроводы подачи хладагента и отвода паро- жидкостной смеси хладагента. На трубопроводе подачи хладагента в камеру установлен дроссельный вентиль для снижения температуры хладагента, а в паровой полости резервуара размещен теплообменник для конденсации паров хладагента в ней. Теплообменник подключен к трубопроводу отвода парожидкостной смеси из камеры и сообщен с атмосферой для сброса паров хладагента 1 ил.

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к устройствам для охлаждения объектов криогенными жидкостями, используемым, например, в электронике и медицинской технике

Известно устройство для охлаждения объекта, содержащее емкость с криогенной жидкостью и соединенную с ней посредством трубопроводов рабочую камеру с охлаждаемым объектом Хладагент поступает из емкости в расположенную под ней камеру под действием гидростатического давления жидкости, что не позволяет использовать устройство при другом расположении объекта относительно емкости.

Известно также устройство для охлаждения объекта жидким хладагентом, содержащее камеру для размещения охлаждаемого объекта и сообщенные с ней теплоизолированными трубами два резервуара, Жидкий хладагент, заливаемый в резервуары до половины их объема, поступает в камеру при поочередном передавливании жидкости из одного резервуара в другой под давлением пара, создаваемым вследствие испарения криогенной жидкости от тепло- притоков в резервуаре с закрытым газосбросом.

Недостатками устройства являются неполное использование объема резервуаров и повышенный расход жидкого хладагента вследствие многократных подъемов и сбросов давления в резервуарах, а также из-за заправки и хранения жидкости в дополнительном резервуаре. Перерывы в работе устройства, связанные со сменой резервуара, обеспечивающего подачу хладагента, приводят к отогреву объекта охлаждения.

-ч VI

00

XI

О

Цель изобретения - уменьшение расхода хладагента и увеличение ресурса работы устройства.

Предлагаемое устройство отличается тем, что на трубопроводе подачи хладагента в камеру установлен дроссельный вентиль для снижения температуры последнего, при этом в паровой полости резервуара установлен теплообменник для конденсации паров хладагента в ней, подключенный к трубопроводу отвода парожидкостной смеси из камеры и сообщенный с атмосферой для сброса паров хладагента.

На чертеже представлено устройство для охлаждения объекта жидким хладагентом.

Устройство содержит резервуар 1 жидкого хладагента, теплоизолированный трубопровод 2 для подачи жидкости, камеру 3 с охлаждаемым объектом 4 и теплоизолированный трубопровод 5 для отвода парожидкостной смеси хладагента. Трубопроводы 2 и 5 имеют общую теплоизоляцию. В паровой полости резервуара установлен теплообменник 6. для конденсации паров хладагента в ней, соединенный с трубопроводом 5 и сообщающийся с атмосферой. На трубопроводе 2 размещен дроссельный вентиль 7 для снижения температуры хладагента. Для подъема давления на кожухе резервуара 1 закреплен испаритель 8, снабженный вентилем 9. Давление в резер- зуаре 1 контролируется манометром 10, сброс паров производится через вентиль 11.

Устройство работает следующим образом.

Резервуар 1 заполняют хладагентом, например, жидким азотом. Открывают дроссельный вентиль 7, закрывают вентиль газосброса 11 и поднимают давление в резервуаре 1 до рабочего, подавая жидкий хладагента в испаритель 8 при открытом вентиле 9. Жидкий хладагент из резервуара 1 поступает по трубопроводу 2 в камеру 3 и охлаждает объект 4. Пары хладагента отводятся в окружающую среду по трубопроводу 5 и теплообменник 6. После охлаждения устройства при появлении жидкости на выходе из теплообменника 6 вентиль 9 закрывается. Прикрывается дроссельный вентиль 7 и устанавливается проходное сечение этого вентиля, обеспечивающее рабочее давление в резервуаре 1.

В рабочем режиме основная часть жидкого хладагента, сдросселированного в вентиле 7 до давления близкого к атмосферному, испаряется при охлаждении объекта 3 о камере 4. Окончательное испарение жидкой фазы происходит в теплообменнике 6 вследствие разности давлений

и температур пара в резервуаре 1 и сдросселированного парожидкостного потока. Испарение жидкости внутри теплообменника 6 сопровождается конденсацией пара на

его внешней поверхности. При испарении в теплообменнике 6 жидкой фазы в количестве, достаточном для поглощения теплопри- тока, проникающего в резервуаре 1 из окружающей среды, обеспечивается стаби0 лизация давления в резервуаре 1. В окружающую среду отводится из теплообменника 6 газовая фаза хладагента. Расход испаряемого жидкого хладагента в стабилизированном режиме работы определяется

5 теплопритоками ко всем элементам устройства.

Изменение теплопритоков к устройству, например, вследствие изменения тепловой нагрузки объекта 4 может нарушить

0 соответствие между количеством жидкой фазы, поступающей в теплообменнике 6, и величиной теплопритока к резервуару 1. При недостатке или избытке испаряющейся жидкой фазы в теплообменнике 6 произой5 дет рост или снижение давления в резервуаре 1 и соответственно увеличение или уменьшение расхода дросселируемой жидкости. В результате такого саморегулирования стабилизации режима работы

0 достигается при другом давлении в резервуаре.

Установка дроссельного вентиля на трубопроводе подачи жидкого хладагента в камеру создает необходимое избыточное

5 давление в резервуаре с хладагентом и определяет постоянную минимальную температуру охлаждаемого объекта. Размещение теплообменника в паровой полости резервуара обеспечивает отвод тепла из резерву0 ара за счет конденсации пара и стабилизацию давления при работе устройства. Изменение теплопритоков к устройству в процессе эксплуатации приводит к изменению давления в резервуаре. Расход

5 хладагента определяется теплопритоками к устройству и устанавливается равным количеству жидкости, необходимому для отвода теплопритоков при ее испарении.

Предлагаемое устройство отличается

0 отсутствием дополнительного резервуара и однократным подъемом давления за рабочий период, что позволяет обеспечить меньший вес и габариты системы охлаждения, существенно снизить потери жидкого хла5 дагента. Увеличение ресурса работы устройства при минимально необходимом расходе хладагента, а также способность к саморегулированию расхода повышают экономичность и удобство е эксплуатации устройства.

Эффективное охлаждение объекта достигается при любом расположении камеры относительно резервуара с хладагентом.

Формула изобретения Устройство для охлаждения объекта жидким хладагентом, включающее камеру для размещения охлаждаемого объекта и герметичный резервуар для жидкого хладагента, подключенный при помощи трубопроводов подачи хладагента и отвода парожидкостной смеси хладагента к указан

ной камере, отличающееся тем, что, с целью уменьшения расхода хладагента и увеличения ресурса работы устройства, на трубопроводе подачи хладагента в камеру установлен дроссельный вентиль для снижения температуры последнего, при этом в паровой полости резервуара установлен теплообменник для конденсации паров хладагента в ней, подключенный к трубопроводу отвода парожидкостной смеси и сообщенный с атмосферой для сброса паров хладагента.