Мткро-криогенный холодильник Советский патент 1977 года по МПК F25B9/02 

(54) Л И К.РО-КРИОГЕ Н Н Ы И ХО П СД И п Ь Н И К газа охладитель 11, имеющий тепловой контакт с корпусов, дросселя 9, автономный регенеративный теплообменник 12, дроссель 13, вентиль 14 и теплообменный элемент 15. Перед компрессором 1 установлена ресиверная емкость 16, На стационарном режиме работы холодиль ника сжатый хладагент (прямой поток) с номинальным расходом входит в регенеративный теплообменник 2 верхнего каскада, В этом теплообменнике происходит значительное снижение трмиературтзт прямого потока в результате охлаждения потоком низкого давления (обратным потоком). Затем прямой по ток последовательно проходит змеевиковый теплообменник 3 экрана 4, низкотемпературный адсорбер 5, однопоточный теплообменник-охладитель 7, смонтированный на холодильной машине 6, и тегшообменник 8 нижнего каскада. При этом вентиль 14 закрыт. В змеевиковом теплообменнике 3 хладагент несколько подогревается от тепла из окрзгжаюшей среды притекающего к отражающему экрану 4, Экрач 4 защищает низкотем пературную зону рефрижератора от чрезмер- ного притока тепла. В топлообменнико охладителе 7 осуществляется необходикШе охлаж дение газообразного х.ладагелта дроссол(-Л1О го цикла дс те те :1атурпо)о ypofuiH, определяющего величину холодопрои,з1зодитс;1оности холодильника на полл-чн-альном уровне охлажпения. В теплообментп-1кс 8 11;;; него каскада происходит последняя стадия снижения температурь сжатого потока перед дросселированием в дросселе -. При дросселировании часть потока снижается. Попадающий в холодг;лы1ую камору 10 конденсат испаряется от тепловыделешт охлаждаемого устройства и теплопритоков извне, стабилизируя при этом температуру охлаждения (д оличина температуры, зависит от давления паров хладагента в камере 10) Из камеры 10 поток низкого давления идет противотоком через теплообменники 8 и 2 и нагреваясь в них почти до комнатной температуры, поступает в ресиверную емкость 1 G Во время пускового режима вентиль 14 теплообменника 12 открыт, поэтому охлаждаемый в холодильной машине 6 поток хладагента высокого давления за теплообменником-охладителем разделяется на два потока. Незначительная часть хладагента течет чере дроссель 9 нижнего каскада, в несколько раз больщая часть - в теплообменник 12 и через дроссель 13 вспомогательного контура. Таким образом, процесс охлаждения конструктивных узлов холодильника иачинается и интенсивно идет в теплообменнике 12 и в зоне нижнего каскада при быстро увеличивающемся расходе хладагента в цикле. В первый момент охлаждения дроссель 9 пропускает не больше 10-20% обшего потока. Причем, дросселируясь в ней, поток хладагента дополнительно прогревается, и этот противодействующий охлаждению процесс проявляется до тех пор, пока температура дроссельного узла не снизится до величины, равной температуре инверсии хладагента. Остальная часть потока, выходяи1его из теплообменника-охладителя 7, поступает через змеевиксвый охладитель 11 в регенеративный теплообменник 12 и дросселируется в дросселе 13, Давление в потоке после дросселя 13 падает. В каждый последующий момент пускового периода его величина определяется изменяющимся для потока хладагента гидравлическим сопротивлением каналов высокого давления с ресиверной емкостью 16. По мере снижения температуры деталей дроссельного узла и холодильной камеры 10 в теплообменник 12 поступает все более холодт1ъ;й поток, lia противого.ложной стороне теплообменника 12 поток высокого давления имеет температуру, близкую к температуре OKppKfiiGUi.ei; среды; того, л; иат-репается iipii .иросселирОЕЭНИ в дрос- сегю 1 i, вентиле 14 ;i окончательно его то-Шература стабилизируется на уровне темис-р; туры окружающей среды Е:. однопоточном тег;лообмонном элементе 15. rki теплооб;.«5нного элемента 15 теплый поток хладагента под избыточным давлением, устанавливающ.имсяза дросселем 13 втеку- ЛШ1 момент пускового периода, на;:равляют в канал низкого давлени.ч тепло об j-ленника 12, где он охлаждается потоком высокого давления, ila выходе из теплообменника 1.2 температура потока низкого давления снижается до некоторого текушэго значения, а со BpeN ei;eM она приб.г-тжается ы те шера- туре хладагента Bi:icoKo;-o дайлония, выходящего из теплообмоннкка-схладителя . С течением времени ; бсол;от-:гая воличика гомпературной разности перестает у еньи; 17ься, достигая установивиюпся :-;кп;1 1алЬК)11 величины, которая определяется эффекткБкостью теплообменника 12 и теьглопрггток к-: к аему. После теплообметгника 12 вновь охлажденный поток по трубопровоп.у направляется в линию низкого ди1чтения регенеративных теплообменников 2 и 3 дроссельного цикла, где соединяется с потоком, проходящим через дроссель 9. Когда интенсивное охлаждение теплообменника 12 закаттчивается, в нем устанавливается стабильный теплообмен при практически неиз; {енном градиенте температур по всей высоте аппарата, С этого момента проходящий через дроссель 9 хладагент совместно с циркулирующим в теплообменнике 12 потоком, обладающим больU OE охлаждающей способностью, разносит вырабатываемый в холодильной машине 6 холод по всем узлам холодильника. После выхода на режим, вентиль 14 от слючает вспомогательный контур.

Формула изобретения

1. Микро-криогенный холодильник, прей- 10 мушественно для охлаждения электронных и радиотехнических устройств, содержаший компрессор, теплообменники-регенераторы между прямым и обратным потоками газахладагента, например гелия, холодильную мс.-15 шину с теплообменником-охладителем прямого аотока, дроссель и холодильную камеру, от л и чаюидийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения экономичности в пусковом режиме, дроссель выпоЛЗО нен нерегулируемым и к выходам прямого потока из теплообменника-охладителя и обратного потока из холодильной камеры подклк чен вспомогательный контур, включающий

последовательно соединенные по ходу газа охладитель, имеющий тепловой контакт с корпусом дросселя, автономный регенеративный теплообменник между прямым и обратным потоками, дроссель, вентиль, автоматически открывающийся в пусковом режиме, и теплообменный элемент воздушного охлаждения.

2.Холодильник по п. 1,отличающий с я тем, что автономный регенеративный теплообменник вспомогательного контура выполнен с гидравлическим объемом по тракту обратного потока, составляющим

5-10О гидравлических объемов по тракту прямого потока.

3.Холодильник по п. 1,отличающий с я тем, что автономный регенеративный теплообменник вспомогательного контура выполнен по типу труба в трубе

с трубами капиллярного сечения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Proceed4ngs of аинийЕ conference п cryogeи c ,.dvence&-in cryoбегчс eng Heei 4Mg,V. 13, 1968, p. 441.