Криогенная установка Советский патент 1980 года по МПК F25B9/02 

(54) КРИОГЕННАЯ УСТАНОВКА Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано, например, для охлаждения объектов оптико- и радиоэлектронной аппаратуры. Известны установки, используювще в качестве криоагентов многокомпонен ные смеси,например аЭотоуглеводрродные 1 . Применение многокомпонентных смесей вместо однокомпоиентных криоаген тов позволяет существенно сократить пусковой режим и в несколько раз повысить коэффициент полезного действи установок.. Однако смеси подают в холодный блок обычно в готовом виде,(компонен ты предварительно смешаны). При это не используется тепловой эффектсмешеняяг (теплота смешения) , имеющий значения, в некоторых случаях равные или превьш1а10(цие величины изотермичес кого дроссель-эффекта смеси. Известна также криогенная установ ка, содержащая источники сжатых компонентов криоагента и микрохолодйльник, включающий смеситель, теплообменник с линиями прямого потока для каждого компонента, подкл оченнь1йй К соответству1эщим источникам И смесите лю, и дроссельный орган, установленный после смесителя по ходу криоагента 2 . Холодопроизводительность такой кри огенной установки на величину теплового эффекта смешения, соответствующую теглтературе компонентов на входе в холодный блок, больше, чем без йспользбвания теплоты смешения. Однако большое число компонентов не может быть использовано для смешения при температурах прямого потока перед дроссельным органом, вследствие выпадения твердой фазы, в то время, как смесь всех компонентов при этих температурах находится в парожидкостном состоянии. Благодаря наличию эвтектик. в системе жидкость-твердое, тело у азотоуглеводородных смесей твердая фаза в испарителе не образовывается вплоть до азотных температур. Это приводит к ограничению термодинамической эффективности установки, которая может быть повышена при использовании компонентов с более высокой критической температурой. Введение таких компонентов в состав криоагейта известной установки невозможно, так как они имеют высокие температуры

779762

затвердевания, твердая фаза компонентов может забить линии прямого потока и дроссельный орган.

Цель изобретения - повьшение термодинahtH4ecкой эффёктййностй sS c:fё т увеличения числа используемых компонентов криоагента с высокими критическими температурами.

Указанная цель достигается тем, что мйкЕ охолодильник дополнительно содержит второй с 1еситель, установленный перед первым по ходу криоагента подключенный к выходу из дроссельного органа посредством обводной лиНИИ, снабженной автономны - дросселем.

На фиг. 1 показана схема данной криогенной установки; на фиг. 2 микрохолодильник, общий вид.

Установка содержит источники 1 и 2 сжатых компонентов криоагент-а и микрохолодильник 3. Микрохолодилышк 3 включает смеситель 4, теплообменник с линиями 5 и б прямого потока для каж..дого Компонента, подключенными к соответствующим источникам 1 и 2 и смесителю 4, и дроссельный орган 7, установленный после смесителя 4 по ходу криоагента. Микрохолодильник 3 содержит второй смеситель 8, установленный перед первым 4 по ходу криоагента и подключенный к выходу из дроссельного органа 7 посредством обводной линии 9, снабженной автономным дросселем 10, Линии 5 и б прямого потока теплообменника подключены к источникам .1 и 2 посредством трубопроводов . 11 И 12 с установленными на них запорHHNBH органами 13 и 14. Дроссельный орган 7 представляет собой отверстие, в стенке смесителя 4. Выход дро;ссельного органа 7 соединен с испарителем 15. . .

.Установка работает следующим образом.

Компоненты криоагента из источников 1 и 2 поступают после открытия запорных органов 13 и 14 по автономным трубопроводам- 11. и 12 в линии 5 и б прямого потока, потоки, предварительно охлалэдениые обратным потоком, смешивают в двух смесителях j4 и 8, а образоёавитуюся смесь дросселируют в дроссельном органе 7 и дробселе 10. -Оба потока смеси соединяются на выходе дроссельного органа 7. После дросселирования криоагент попадает в испаритель 15, охлаждает объект по линии обратного поток йроходи.т теплообменник, отводя тепло от прямых потоков. На выходе из теплообменника криоагент выбрасывают в Атмосферу.По мере выхода на рабочий режим температуры прямых потоков в смесителе 4 понижаются, достигая температуру затвердевания вы

|сококипящих компонентов. Твердая фаза забивает смеситель 4. Далее до конца пускового режима и в рабочем режиме прямые потоки смешивают только в сме;ёМёле8.

Устройство позволяет использовать в качестве криоагента, например, азотоуглеводороднь1е смеси. Температуры затвердевания метана, этана, пропана, входящих в состав смесей, равны, соответственно 90,7; 89,9; 85,4 К, а температура кипения криоагентов при 1 бар равна ВО К. Проведение смешения в двух смесителях в пусковом режиме при использовании компонентов, с температурой затвердевания, превышающей температуру кипения криоагента, позволяет реализовать часть теплоты смешения при температурах, близких к температуре криостатирования объекта, и использовать теплоту смеше.ния в рабочем режиме . Кроме того, смешение прямых потоков в двух параллельных смесителях дает возможность уменьшить потери холода, связанные с необратимостью процесса теплообмена между прямыми и обратным потоками, и увеличить расход криоагента в пусковом ре.жиме.

Все этр приводит к увеличению термодинаШческой эффективности ус -ановки и,как следствие этого, к сокращению йремени захолаживания объекта за счет использования компонентов криоаге.нта с более высокими критическими температурами.

изобретения

Криогенная установкаi, содержащая источники сжатых компонентов криоагента и микрохолодильник, включшядий смеситель) теплообменник с линиями прямого потока для каждого компонен.та, подключенными к соответствующим источникам и смесителю, и дроссельный орган, установленный после сглесителя по ходу криоагента, о т л .ичающаяся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективрости, микрохолодильник дополнитель-( но содержит второй смеситель, устанорленный перед первым по ходу криоагента и подключенный к выходу из дрос- . сального органа посредством обводной линии, снабженной автономным дросселем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №270757, кл. F 25 В 9/02, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР № 561055,.. кл. F 25 В 9/02, 1974.