Система криогенного обеспечения объекта с импульсным характером нагрузки Советский патент 1980 года по МПК F25B9/00 

коэффициентом теплопроводности при криогенных температурах и оребрять с обеих сторон.

На чертеже изображена схема системы.

Система для криостатиройаМия объекта

Iс импульсным характером нагрузки содержит криогенную установку 2, подключенную к криостатируемому объекту 1 с помопдью линий 3 и 4 связи. Система также содержит емкость-охладитель 5 с Йстрбёйным теплообменником 6 прямого потока, демпферную емкость 7 с встроенным теплообменником 8 обратного потока и термостатирующей рубашкой 9 и регулирующий вентиль 10.

Теплообменник 6 прямого потока включен в линию 3 связи установки 2 с входом

IIв криостатируемый объект, а теплообменник 8 обратного потока включён в линию 4 связи установки 2 с выходом 12 из криостатируемого объекта 1. Емкость-охладитель 5 и термостатирующая рубашка 9 соединены между собой газовой и жидкостной коммуникациями 13 и 14 и регулируюш,ий вентиль 10 установлен в газовой коммуникации 13. Демпферную емкость 7 целесообразно выполнять из алюминиевого сплава, например АМЦС, имеюш;его высокий коэффициент теплопроводности при криогенных температурах, и снабжать ребрами 15 и 16 с внутренней и наружной сторон. Система снабжена вентилями 17-19 для предварительной заправки ее емкостей криоагентом.

До возникновения теплового импульса в крийстатируемом объекте стабильность системы криогенного обеспечения определяется устойчивым и взаимосвязанным комплексом теплофизических параметров криоагента во всех частях системы. При выделении в криостатируемом объекте теплового импульса теплофизические параметры криоагента после выхода его из объекта изменяются в зависимости от величины импульса. Приняв импульсную тепловую нагрузку, криоагент проходит теплообменник 8, где передает энергию криоагенту демпферной емкбсти и возвращается в криогенную установку с параметрами, незначительно отличающимися от тех, которые имели место до выделения теплового импульса, что обеспечивается необходимым запасом жидкого криоагента в демпферной емкости 7 и поверхностью теплообменника 8. В демпферной емкости 7 захваченный тепловой импульс переходит в эквивалентную тепловую нагрузку, растянутую во времени, что обеспечивает в паузах импульсами возможность возвратить систему криогенного обеспечения в исходное состояние с плавным регулированием криогенной установки.

Плавный вывод теплового импульса, энергия которого аккумулируется криоагентом демпферной емкости 7, осуществляется за, счет испарения жидкого криоагента в термостатирующей рубащке 9, постоянная подпитка которого происходит по коммуникации 14 й5 еЙКбсти-охладителя 5.

Необходимый темп испарения определяется скоростью сброса паров из газовой подушки термостатирующей рубащки 9 по газовой коммуникации 13 и легко регулируется с помощью регулирующего вентиля 10. Пары из термостатирующей рубашки 9,

соедйнйвхпйсь с п&рами из емкости-охладителя 5, возвращаются в цикл криогенной ус Ё:йоёКи 2, гДе их холод реализуется любым известным способом. В зависимости от характера и значения иМпуйьйной нйгрузки в каждом конкрет ном случае можно рассчитать тот необходимьга объем демпферной емкости 7, который позволит получить минимальную амплитуду колебаний теплофизТических параь етров криоагента на

выходе из демпферной емкости от теплового импульса, а также тот темп испарения жидкого криоагента в термостатирующей рубашке 9, который обеспечит минимальное время возврата системы криогенного обеспечения в исходное состояние при оптимальном режиме работы криогенной установки 2.

Выполнение демпферной емкости 7 из металла с высоким коэффициентом теплопроводности, а также наличие наружных и

внутренних ребер 16 и 15 улучшают процесс теплообмена между криоагентами в термостатирующей рубашке 9 и демпферной емкости 7, что в итоге приводит к сокращению периода восстановления параметров криоагей И демпферной ёмкбсти 7 Иисходное состояние, т. е. ускоря:ет её ro-tbSность к принятию нового теплбвогб ittMпульса.

Предварительные расчеты показывайт, что только при реализации даййого техйического решения в системе криогенгного обеспечения стенда испытания голойных и рабочих сверхпроводящих катушёк установки

ТОКАМАК-10М годовой экЬноМиЧеский эффект составит около 450-500 тЬгс. руб.

Формула изобретения

1. Система криогенного обеспёчеййй объекта с импульсным харйкгербм йагрузкй, содержащая криогенную устайовку, Подключенную к криостатируейому объекту с помощью линий связи, отличаюйха сЯ тем, что, с целью пбЬыШеййя эК УкШиЧйости, система дополйительйо сойёрй йт емкость-охладитель с встроенным теплообменником прямого пбтока, Демпферную ёМКОсть с встроенным теплообменникбм обрй.тного потока и термостатирующей рубайкой и

регулирующий вентиль, причем теплообменник прямого потока включен в линию связи установки с входом в криостатируемый объект, теплообменник обратного пбтока включен в линию связи установки с выходом из криостатируемого объекта, а емкость-охладитель и термостатирующая рубашка соединены меиаду собой газовой и жидкостной коммуникациями, и регулирующий вентиль установлен в первой из них. 2. Система но п. 1, отличающаяся тем, что демпферная емкость выполнена из металла с высоким коэффициентом теплопроводности при криогенных температурах оребрепа с обеих сторон.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3200613, кл. 62-402, опубл. 1S67.

2.Криогенная установка. Серия ХМ-6 «Криогенное, кислородное и автогенное машиностроение, вып. 3, М., 1971, с. 1-4.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке NO, 2564834, кл. F 25В 9/00, 08.01.78.