Способ работы криогенной установки в пусковом периоде Советский патент 1982 года по МПК F25B9/02 

Изобретение относится к холодиль ной технике, а более конкретно к тех

нике получения криогецных - температур в дроссельных установках.

Известен способ работы в пусковом периоде криогенной установки, содержащей баллон со сжатым криоагентом, компрессор и подключенный к ним двухконтурный холодильник с объектом ох лаждения, включающий процессы предварительной зарядки баллона сжатым криоагентом, сжатие криоагента в ком,прессоре, расширение сжатых криоаген- тов в холодильнике с последующим охлаждением объекта 1.

Недостатком такого способа работы криогенной установки в пусковом периоде является больщой вес и габариты установок его реализующих при охлаждении объектов относительно большой массы, что обусловлено существенным увеличением количества

сжатого криоагента в баллоне.

Этого недостатка в значительной .мере лишен способ работы криогенной установки в пусковом периоде путем сжатия криоагента в компрессоре и расширения его в синхрохолодильнике с последующим охлаждением объекта, с понижением температуры которого

снижают давление в линии всасывания компрессора 2j.

При работе установки по известному способу начальное давление в линии всасывания устанавливают несколько выше, чем это давление в рабочем режиме. Этим обеспечивают увеличение расхода компрессора, а следовательно и холодопроизводительности уста10новки. При этом соответственно увеличивается и мощность для привода компрессора. Увеличение потребляемой мощности ведет к быстрому перегреву компрессора и ограничивает степень

15 увеличения холодопроизводительности в пусковом периоде, что влечет за собой ограничения по сокращению пускового периода.

Цель изобретения - сокращение пус20кового периода.

Поставленная цель достигается тем, что одновременно с снижением давления в линии всасывания компрессора увеличивают объемную производитель25ность последнего. При этом давление в линии всасывания компрессора и производительность компрессора могут изменяться дискретно.

На фиг. 1 изображена схема кри3огенной установки для реализации данкого способа; на фиг. 2 - график зависимости холодопроизводительности Qy установки от давления Р криоагента в линии всасывания при постоянной величине потребляемой мощности (криоагент - азот, давление в линии нагнетания 15 МПа, потребляемая мощность 300 Вт, изотермический КПД компрессора 0,21.

( Установка содержит компрессор 1 с регулируемой объемной производительностью, например, путем изменения мертвого объема первой ступени, микрохолодильник 2, снабженный регулируемым дросседем 3 и датчиками температуры 4 и 5 объекта охлаждения 6 и испарителя, и присоединенный линиями прямого .7 и обратного 8 потоков криоагента к компрессору, а через электромагнитные клапаны 9 и 10.к аккумулирующей .емкости 11. В Линии 8 обратного потока установлен датчик давления 12.

Объемная производительность компрессора 1, расход криоагента через 1 дроссель 3 и давление криоаГёнта в лйнии связи обратного потока регулируются блоком управления 13 в зависимости от величины электрического тока привода, сигналов датчиков температуры 4 и 5 и датчика давления 12

В пусковом периоде криоагент сжимают в компрессоре 1, расширяют в микрохолодильнике 2, а затем охлаждают с помощью этого криоагента охлаждаемый объектб. С понижением температуры охлаждаемого объекта 6 снижают давление влинии 8 всасывания ,. компрессора 1. Одновременно с этим увеличивают объемную производительность компрессора 1. При этом давление в линии 8 всасывания компрессора 1 и производительность последнего изменяют дискретно.

При включении установки блок управления 13 открывает электромагнитный клапан 10. В результате давление в линии В обратного потока повышается за счет снижения давления в аккумулирующей емкости 11. Одновременно блок управления уменьшает объемную производительность компрессора 1, например, путем увеличения мертвого пространства в era первой ступени до тех пор, пока потребляемая мощность не уменьшится до допустимого качения. Вследствие того развива тся максимальная холодопройзводи-ельность, и объект интенсивно охлаждается. После достижения между объектом б и испарителем расчетного перепада температур, например 13 К, блок управления 14 открывает элект.|ромагнитный клапан 9, и часть криоагента перепускается в аккумулирующую емкость 11. Закрытие электромаг нитного клапана 9 блок управления 13 осуществляет по сигналу датчика да вления 12 и в зависимошти от величины электрического тока в цепи привода компрессора. Одновременно блоком .управления 13 уменьшается расход криоагента через дроссель 3 и увеличивается объемная производительность компрессора 1. Такой процесс регулирования осуществляется до тех пор .пока температура охлаждаемого объекта 6 не достигнет расчетного значения, после достижения которой блок ; управления 13 устанавливает давление криоагент а в линии 8 обратного потока, его расход через дроссель 3 и объемную производительность компрессо5 pa 1 равными значениям, соответст-. вующим стационарному режиму работы установки.

При реализации дискретного режима работы криогенной установки в

0 пусковом периоде блок управления 13, например, через равные временные промежутки расчетное количество раз ступенчато уменьшает давление криоагента в линии 8 обратного потока,

, его расход через дроссель 3 и увеличивает объемную производительность компрессора 1. Причем эти изменения выполняются одновременно и согласованы таким образом, что мощность, потребляемая приводом компрессора,

не превышает допустимую.

Несмотря на уменьшение объемной производительности компрессора в пусковом периоде при повышении давления криоагента в линии обратного потока

5 его массовая производительность,

вследствие роста плотности криоагента, увеличивается. Одновременно из-за снижения перепада давлений уменьшается и дроссель-эффект. Однако, поскольку его уменьшение в области низких и средних давлений незначительное, холодопроизводительность установки растет с ростом давления криоагента в линии связи обратного пото5

Реализация дискретного изменения

объемной производительности компрессора и давления криоагентав линия связи обратного потока позволяет,

CQ в некоторых случаях, упростить конструкцию компрессора и систему контроля и регулирования.

Использование данного способа работы криогенной установки в пусковом периоде (фиг. 2) позволяет более,

чем в 3 раза увеличить холодопроизводительность без увеличения энергопотребления, массы и габаритов. Это обеспечивает соответствующее сокращение длительности пускового периода.

0 Однако, учитывая существенное повышение изотермического КПД компрессора при увеличении, до определенного предела давления криоагента в линии обратного потока, Действительное

65 увеличение холодопроизводительности и сокращение пускового периода следует ожидать еще более ощутимыми. При длительности пускового периода, одинакового с прототипом, умен шение массы, габаритов и повышение термодинамической эффективности кри огенной установки, реализующей данны способ работы, зависит от массы охлаждаемого объекта, и чем эта масса больше, тем улучшение указанных характеристик более существенно. Формула изобретения 1. Способ работы криогенной устанрвки в пусковом периоде путем сжа|тия криоагента в компрессоре и расши;рения его в микрохолодильнике с последующим охлаждением объекта, с пбиижением температуры которого снижают давление в линии всасывания компрессора, отличающийся тем, что, с целью сокращения пускового периода, одновременно со снижением давления в лин«и всасывания компрессора увеличивают объемную производительность последнего. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление в линии всасывания ксЗмпрессора и производительность последнего изменяют дискретно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 580415, кл. F 25 В 9/02, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 842355, кл. F 25 В 9/02, 1978.

By.efn

П

ID 8

W

г

. и

6 Р.мПа

Фит..Ч