Микрохолодильник Советский патент 1982 года по МПК F25B9/02 

Изобретение относится к холодильной техника, в частности к дроссельным микрохолодильникам, и может найти применение в дроссельных микрокриогенных установках, работающих на газовых смесях. Известен микрохолодильшж, содерж щий размещенный в криостате теплообменник в виде навитых на сердечник трубок. На конце теплообменника выполнен дроссель СП . Недостатком известного микрохолодильника является низкая термодинамическая эффективность при работе в различных пространственных положениях, обусловленная влиянием гравита ционных сил на расположение жидкой фазы в обратном потоке относительно теплого конца микрохолодильника. Отклонение его вертикальной оси от направления действия сил тяжести приближает границу жидкой фазы к теплому концу. Это приводит к увеличению осевых теплопритоков по тепловым мос там криостата и теплообменника, а также к увеличению недорекуперации на теплом конце теплообменника за счет уменьшения теплопередающей поверхности для газообразной фазы обратного потока. Поэтому для обеспечения работоспособности таких микрохолодильников в различных пространственных положениях, обычно увеличивают в 2-3 раза их холодопроизводительность по сравнению с необходимой в верти- , кальном положении, так как увеличение теплопередающей поверхности в большинстве случаев не возможно. При работе на газов 1х смесях граница жидкой фазы имеет значительную протяженность и поэтому термодинамическая эффективность при применении пространственного положения микрохолодильника снижается еще в большей степени. Цель изобретения - повьшение термодинамической эффективности при изменении ориентации относительно внешних силовых полей. Поставленная цель достигается тем, что микрохолодильник дополнительно содегржит капиллярно-пористые прокладки, имеющие тепловой контакт с криостатом, трубками и сердечником теплообменника.. Прокладки могут быть выполнены в виде спирали П-образного профиля, размещенной между витками теплообменника или в виде двух соосных цилиндров, между которыми размещены трубки теплообменника. На фиг. изображен холодный конец микрохолодильника с капиллярно-пористой прокладкой в виде П-образной спирали; на фиг. 2 - то же, с прокладкой в виде двух соосных цилиг д15ов. Микрохолодил нйк содержит размещенный в криостате 1 теплообменни в виде навитых на сердечник 2 трубо 3, а также капиллярно-пористые прокладки 4,1 имеющие тепловой контакт с криостатом 1, трубками 3 и сердеч ником 2 теплообменника. Прокладки могут быть выполнены в виде спирали П-образного профиля, размещенной между витками теплообменника (фиг. или в виде двух соосных цилиндров (фиг. 2). На конце теплообменника выполнен дроссель 5. Микрохолодильник работает следую щим образом. Газовая смесь высокого давления подается в трубки 3, где она охлажд ется и затем расщиряется в дросселе 5, После снятия тепловой нагрузки об ратный поток в виде смеси жидкост и пара поступает в межтрубное прост ранство, заключенное между внутренним сосудом криостата 1 и полым сер дечником 2, и после охлаждения прямого потока выводится из микрохолодильника в виде смеси газов. В случ использования спиральной П-образной капиллярно-пористой прокладки 4 обратный поток движется по винтовому каналу. Возникающие при этом центро бежные силы .совместно с гравитацион ными перемещают жидкую фазу к повер ности прокладки, к которой прижаты трубки теплообменника, что обеспечивает ее интенсивное выпаривание на теплообменной поверхности. Газообразная фаза движется также по вин товому каналу и омывает радиальные 74 ребра,.соединяющие змеевики теплообменника. Благодаря этому обеспе- чивается эффективная регенерация холода между газообразной фазой и прямым потоком. В случае использования капиллярнопористых прокладок в виде коаксиальных цилиндров, жидкая фаза к теплопередающей поверхности подводится как за счет капиллярного эффекта, так и за счет омывания двухфазным потоком капиллярно-пористой поверхности прокладок. Термический контакт капиллярнопористых прокладок с тепловыми мостами обеспечивает более рациональное снятие теплопритоков за счет испарения жидкой фазы. Установка капиллярно-пористых прокладок существенно снижает влияние внешних силовых полей на термодинамическую эффективность микрохолодильника, интенсифицирует выпаривание жидкой фазы на участках теплообменной поверхности, соприкасающейся с капиллярно-пористой прокладкой, и ослабляет влияние на эффективность теплообмена погрешностей изготовления внутреннего сосуда криостата, змеевиков теплообменника и сердечника. Изобретение позволяет примерно вдвое повысить термодинамическую эффективность микрохолодильников, предназначенных для работы на газовых смесях в различных пространственных положениях. Формула изобретения 1.Микрохолодильник, преимущественно для работы на газовых смесях, содержащий размещеннЕ 1й в криостате телпообменник в виде навитых на сердечник трубок, о тличающи йс я тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности при изменении ориентации микрохолодильника относительно внешних силовых полей, он дополнительно содержит капиллярно-пористые прокладки, имеющие тепловой контакт с криостатом, трубками и сердечником теплообменника. 2.Микрохолодильник по п. 1, отличающийся тем, что прокладки выполнены в виде спирали