Способ криостатирования объекта Советский патент 1980 года по МПК F25B9/02 

(54) СПОСОБ КРИОСТАТПРОВАПИЯ ОБЪЕКТ.-

Изобретение относится к криогенной те.хнике и .может быть использовано, HanpiiMep, для охлажлг-иия объектов оптико- и радио лектп;)ной а пп ар атуры.

И.зр.естны способы г.олучения холода iivieM дроссе..-1ирования в криогенной установке миог()1 омг1онентньх криоагентов, например азотуг;1еводородных смесей. Применение мнсмокомпонентны.х смесей вместо одноко..пюнентных криоагентов позволяет cviiiecTBeHHO сократить пусковой режим и в несколько раз повысить коэффициент полезног) ;;.-:-1к-1вия установки 1.

Однако ;,меси подают в .холодный блок ycianoriKh лбычно в готовом виде, т. е. комlioiUMiTbi предварительно смешаны. При этом lie г;с,1ользуется тепловой эффект смешения. и5 -ю;чий значения, в некоторых случая.х p.,:. и/п; превышающие величины изоTef)MH4ijCKoro дроссель-эффекта смеси.

Указа;{ный недостаток устранен в известн().1 способе получения низких темперагу) путем проведения смепшния компонентов рабочего тела после предварительного охлаж;1С- п н негюсредственно перед дросселирс вамие.м р.еего рабочего тела. Холодопроизволител1 ность криогеь;ной установки нри

2

реализации такого способа оказывается на величину теплового эффекта смешени.я, соответствуюнгую температуре компонентов на входе в холодный блок, бо,1ьше, чем без использования теплоты смешения |2 .

Однако указанный способ может быть реализован только в криогенной установке с разомкнутьз1м процессом, так как для использования теплоты смешения в замкнутой установке необ.ходимо разделять криоагент.

Наиболее близким по технической cyni10 ности к предлагаемому является способ криостатирования объекта с помошью замкнутой криогенной установки, работающей на многокомпонентном криоагенте, нчлем компремирования криоагента, охлаждения его обратным потоком и дросселирования

15 с одновременным отводом тепловой нагрузки от объекта 3.

Недостатком этого способа является уменьшение .холодопроизводительности в результате неиспользования теплоты сме2Q шения компонентов рабочего тела.

Пель изобретения - повышение .холодопроизводительности .

Поставленная цель достигается тем. что из обратного потока криоагента выделяют часть компонентов путем адсорбции на охлаждаемом адсорбенте и компремирование этой части ведут путем нагрева адсорбента, а оставшейся - путем сжатия и после охлаждения обеих частей их смешивают и подают на дросселирование. На чертеже изображена схема установки, реализуюш,ей описываемый способ. Установка содержит компрессор 1, б.шк переключающихся адсорберов 2, 3, 4 и 5 с линиями подогрева 7 и охлаждения 6. Компрессор и адсорберы соедине 1ы трубопроводами 8 и 9 с холодильником 10 и с линиями 11 и 12 прямого потока теплообменника 13. Линии 11 и 12 пря.мого потока подключены к смесителю 14, который линией 15 соединен с дроссельным устройством 16. В состав установки также в.ходят линия 17 обратного потока, испаритель 18 и криостатируемый объект 19. Линия 17 обратного потока на выходе из теплообменника 13 разделяется па четыре линии, подключенные к адсорберам. На линиях, с номошью которых адсорберы связаны с компрессором, установлены вентили 20, 21, 22 и 23. С трубопроводом 9 адсорберы соединены линия.ми, на которых установлены вентили 24, 25, 26 и 27. Криоагент после теплообменника поступает в адсорберы по четырем линиям через вентили 28, 29, 30 и 31. Установка работает следующим образом. Компоненты криоагента в виде двух различных по составу потоков поступают из ко.мпрессора 1 и блока адсорберов 2, 3, 4 и 5 по трубопроводам 8 и 9 в холодильник 10. Охлажденные в холодильнике компоненты направляют в линии 11 и 12 прямого потока теплообменника 13, где они обмениваются тепло.м с обратным потоком и смешиваются в смесителе 14. Образовавшуюся с.месь по линии 15 подают в дроссельное устройство 16. Криоагент при дросселировании охлаждается и затем в испарителе 18 отводит тепло от криостатируемого объекта 19. После этого криоагент по линии обратного потока 17 направляют в блок адсорберов 2, 3, 4 и 5. Рабочий цикл каждого адсорбера состоит из четырех последовательных периодов: I - абсорбция (разделение криоагента), II - нагрев адсорбента с помощью линии подогрева 7, III- десорбция адсорбированных компонентов, IV- охлаждение адсорбента с помощью линии охлаждения 6. Пусть адсорберы 2, 3, 4 и 5 работают, соответственно, в периодах I, II, III и IV. В этом случае вентили 24, 21, 25, 9, 22, 30, 23, 27 и 31 закрыты, а вентили 20, 28 и 26 открыты. Криоагент из теплообменника через вентиль 28 - поступает в адсорбер 2. За счет различной адсорбпион}:ой способности но отношению к компонентам криоагепта адсорбент поглош.ает высококипящие компоненты. Низкокипяшие компоненты проходят через адсорбер 2 и вентиль 20 в компрессор 1. Десорбированные компоненты при рабочем лтавлении криорефрижератора поступают из адсорбера 4 через вентиль 26 в трубопровод 9 и далее. Процесс адсорбции (I период) сопровождается дальнейшим охлаждением, а процесс десорбции (III период) - нагревом адсорбента. В любой .мо.мент рабочего цикла открыты только 3 вентиля: два - на линиях, еоединяюших адсорбер, в котором проходит процесс адсорбции компопентов (I перио,ч),С прессором 1 и с .линией 7 обра .чм.я ; nu-.u). а. к третий - на ли1ши, .чяюшей адсорбер, в которо.м компоненты десо)бирук)тся (III пе()иод), с трубопроводо.м 9. Разделение и последуюпхее комир чгирование компопентов криоа1ХПта с помош к; адсорбента позволит использовать теп.,и;г. смепюния в криогенной установке с замкьуты.м процессом и, таким об)азом, увеличить в 1,2-1,5 раза ее холодопроизводителыюст),. Формула изооре ения Слюсоб криостатирования ()б-ь(Ж1а с nciмошью замк}1утой криогенной ч:танонки, работаклцей па многоко.мпонентн(П1 (рио агенте, путем компремирования к П1оаг1:чгга, ох.чаждения его обратны.м нотоко.м и )сселирования с одновременпы.м отводо.м тсп;1овой нагрузки от объекта, отличающийся тем, что, с целью повыше1 ия холодоп)()изводительности, из обратного потока криоагента, В1)|деляют часть компопеигов адсорбции на охлаждаемом адсорбенте и компремирование этой части ведут путем пагрева адсорбента, а оставшейся - - путем сжатия и пос/.е охлал дения обеих частей их смешивают и подают на дросселирование. Источники инфор.мации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство . 270757, кл. 1- 25 В 9/02, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР ,.V9 561055, кл. F 25 В 9/02, 1974. 3.Алфеев В. И. и др. Дроссельные криогенные системы на многокомпонентных газовых смесях. «Электронная техника, серия 15 «Криоге)1ная электроника. Вып. i(3) 197