УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОХЛАВДЕНИЯ Советский патент 1981 года по МПК F25D3/10 

I

Изобретение относится к технике низких температур, в частности к устройствам, предназначенным для получения холода и использования дроссель-эффекта газовых смесей.

Известен дроссельный микрохолодильник, работающий на двух различных потоках газа и содержащий змеевиковый теплообменник и холодильную камеру в каждом потоке, причем холодильная камера одного из потоков выполнена кольцевой и расположена между теплЬобменниками обоих потоков Эта камера имеет во внутренней стенке калиброванное отверстие tl.

Однако особенности конструктивного выполнения устройства обуславливают дросселирование на одном температурном уровне, что малоэффективно, в особенности в случае использования в качестве холодильного агента газояых смесей. Забивка дроссельного устройства вызывает неработоспособность микрохолодильника.

Известно также устройство, содержащее змеевик с сопловым наконечником, к соплу которого подключена; кольцевая трубка, размещенная соосно со змеевиком и имеющая на внутренней (внешней) периферии отверстия для выхода сдросселированного в сопловом наконечнике газа 2

Ограниченность дросселирования одним определенным температурным уронем, несовершенный тепломассообмен между сжиженной частью хладагента и газом являются также существенными недостатками данного устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является |устройство Д.ПЯ низкотемпературного охлаждения, содержащее теплоизолированыый корпус и расположенный в нем теплообменникj трубопроводы подачи хладагента и отвода его паров, регулятор расхода устройства выполнен в виде стакана с дроссельньп и

отверстиями на боковой поверхности, подключенными к теплообменнику, и размещенного внутри стакана золотника, соединенного с днищем стакана при помощи подпружиненной нити, например пластмассовой, для перекрытия отверстия стакана в зависимости от температуры выходящего из отверстий газа

Гз.

Недостаточная термодинамическая эффективность, обусловленная конструктивным выполнением дроссельного элемента, является недостатком устройства, ибо требует существенных энергозатрат на выработку колода при использовании многокомпонентных смесейхлад,агента.

Цель изобретения - снижение энергозатрат на выработку холода при использовании многокомпонентных смесей хладагентов в устройстве для низкотемпературного охлаждения.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для низкотемпературного охлаждения, содержащем теплоизолированный корпус и расположенный в нем теплообменник, трубопроводы подачи хладагента и отвода его паров, теплообменник представляет собой трубку, при этом ее стенки и дно выполнены ..из пористого материала, размеры пор которого обеспечивают последовательное дросселирование компонентов смеси хладагента, а внутри трубки имеется винтовая плоскость.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства для низкотемпературного охлаждения.

Устройство для низкотемпературного охлаждения включает в себя теплообменник 1, являющийся одновременно дроссельным элементом охладителя. Теплообменник 1 выполнен из пористого материала, причем количество и размеры пор по длине его определяются из условий последовательного дросселирования всего сжижаемого на данном участке теплообменника хладагента.

Внутри теплообменника 1 по оси размещена винтовая плоскость 2. Охладитель соединен с компрессором 3 трубопроводами подачи хладагента и отвода его паров или трубопроводами прямого и обратного потоков. Для захолаживания прямого потока служит концевой холодильник 4. Охладитель

заключен в теплоизолированный корпус 5.

Устройство для низкотемпературного охлаждения работает следующим образой.

Сжатый в компрессоре 3 газообразный многокомпонентный хладаге11т через концевой холодильник 4, где происходит его захолаживание и частичная

конденсация поступает с некоторой скоростью в теплообменник 1. Проходя по каналу, образованному винтовой плоскостью 2 и трубопроводом прямого потока, теплообменника 1, прямой поток приобретает вращательное движение относительно оси. В результате этого возникает центробежная сила, отбрасывающая к периферии трубопровода жидкую фазу хладагента. Дросселируясь через поры теплообменника 1, хладагент охлаждается и возвращается обратным потоком через концевой холодильник 4 в компрессор 3. Этот поток охлаждает прямой поток и объект

охлаждения. Конденсация компонентов хладагента протекает по всей длине теплообменника 1. При этом высококипящий компонент хладагента конденсируется преимущественно в верхней части охладителя. Образовавшаяся сжиженная часть хладагента частично дросселируется., а частично стекает вниз по Стенке теплообменника 1 и по винтовой плоскости.

Снижение энергозатрат на выработку холода при использовании многокомпонентных смесей хладагента в предлагаемом устройстве для низкотемпературного охлаждения обеспечивается за

счет технической возможности конструкции его реализовать дроссельные циклы со сравнительно высокой термодинамической эффективностью.

Повышение термодинамической эффективности дроссельного цикла достигается путем дросселирования необходимых долей прямого потока хладагента. представляющего собой смесь нескольких реальных газов (компонентов), на

всех уровнях температуры. При подаче смеси нескольких компонентов с различными критическими параметрами за счёт охлаждения прямого потока происходит его частичная конденсация, начиная с высококипящих компонентов.

Причем частичнаяконденсация компонентов протекает на соответствующих оптимальных .температурных уровнях.