Способ получения холода в криогенной системе

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА В КРИОГЕННОЙ СИСТЕМЕ путем предварительного охлаждения сжатого криоагена ,разделения его на основной и вспомогательньй прямые потоки, первый из которых после ступенчатого охлаж,ения обратным потоком расширяют , ожижают в криостате и направляют в охлаждаемый объект, после которого обратный поток используют для ожижения основного прямого потока в криостате, причем вспомогательный прямой поток после его отделения от основного потока автономно расширяют , отличающийся тем, что, с целью повышения экономичнос ти, вспомогательный прямой поток после расширения охлаждают до температуры ниже критической путем теплообмена с обратным потоком сначала совместно с основным потоком на последней ступени его охлаждения, а затем отдельно от основного потока после чего дросселируют с образованием Ж1-ЗДКОСТИ, которую смешивают с основным прямым потоком перед подачей их в криостат.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (II) SU (51)4 F 25 В 9/02

/у,», " " -"" .ю

;;, ; —::. Q kg jf" "9

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

40 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3507568/23-06 (22) 29. 10. 82 (46) 15. 10. 85. Бюл. ¹ 38 (72) С.И.Корсаков-Богатков, Б.Д.Краковский, Е,В.Оносовский, А.Н.Халемский и Г.С9Шубин (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники (53) 621.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 658367, кл, Р 25. В 9/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N- 603818, кл. F 25 J 1/00, 1977. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА

В КРИОГЕННОЙ СИСТЕМЕ путем предварительного охлаждения сжатого криоагена,разделения его на основной и вспомогательный прямые потоки, первый из которых после ступенчатого охлаж» ения обратным потоком расширяют, ожижают в криостзте и направляют в охлаждаемый объект, после которого обратный поток используют для ожижения основного прямого потока в криостате, причем вспомогательный прямой поток после его отделения от основного потока автономно расширяют, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, вспомогательный прямой поток после расширения охлаждают до температуры ниже критической путем теплообмена с обратным потоком сначала совместно с основным потоком на последней ступени его охлаждения, а затем отдельно от основного потока после чего дросселируют с образованием жидкости, которую смешивают с основным прямым потоком перед подачей их в криостат.

t 1850

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к криогенным системам обеспечения сверхпроводящих (СП) устройств,,для надежной работы которых в большинстве случаев необходима циркуляция криоагена через устройство с существенным содержанием жидкой фазы на выходе из него.

Цель изобретения — повышение эко- 10 номичности способа получения холода в криогенной системе.

На фиг. 1 схематически представлена криогенная система, в которой соуществляется способ получения хо- t5 лода; на фиг. 2 — графическое изображение процесса получения холода (в него низкотемпературной части) в

Т S — . диаграмме (температура -энтропия). 20

Криогенная система состоит из компрессора 1, сжимающего криоагент и подающего прямой поток 2 на охлаждение и ожижение; теплообменника

3 предварительного охлаждения прямого потока 2; образованных из пото-. ка 2 основного 4 и вспомогательного

5 прямых; основных теплообменников

6 — 10, охлаждаемых обратным потоком

ii; двух детандеров 12 и 13 для расширения и охлаждения вспомогательного прямого потока 5 и жидкостного детандера 14 на основном прямом потоке 4; дросселя 15, криостата 16 для жидкого криоагена с размещенным 35 в нем конденсатором l7 в который подается поток 18, полученный от

1 смешении" двух прямых потоков — основного 4 и вспомогательного 5, и потребителя 19 холода с выходящим от 40 него обратным потоком 20 парожидкостной смеси криоагена.

Система работает следующим образом.

Компрессор 1 сжимает криоагент 45 и нагнетает прямой поток 2 через теплообменник 3, после которого поток 2 делится на основной 4 и вспомогательный 5 прямые потоки. Основной прямой поток 4 охлаждается в 50 теплообменниках 6 — 9 обратным потоком 11, расширяется в жидкостном детандере 14 и частично ожижается, а вспомогательный прямой поток 5 последовательно расширяется в детан- 55 дерах 12 и 13 с промежуточным охлаждением в теплообменнике 7 и пос- ледующим охлаждением в темплообмен28 2 никах 9 и 10 обратным потоком 11 до температуры ниже критической и после расширения в дросселе 15 ожижается. Смешивая основной 4 и вспомогательный 5 прямые потоки, получают двухфазную смесь криоагена — поток

1 8,который поступает в конденсатор 17, погруженный в жидкий криоагент в криостате 16, полностью ожижается и идет на охлаждение потребителя

19 холода.

Вследствие полного ожижения потока 18 создается избыток жидкого криоагена по отношению к его потребному количеству для снятия тепловой нагрузки в потребителе 19 холода. Обратный поток

20 в виде парожидкостной смеси криоагена от потребителя 19 поступает в криостат 16, где от него отделяется жидкая фаза, которая накапливается в криостате 16 и используется для полного ожижения потока 18 в конденсаторе 17. Пары криоагена отводятся из криостата

16 в качестве обратного потока 11, используемого для охлаждения основного 4 и вспомогательного 5 прямых потоков в теплообменниках 10,9,8, 7,6 и 3, и цикл в криогенной системе замыкается.

Начальное накопление жидкого криоагена в криостате 16 производится в пусковом периоде, а затем его постоянный уровень поддерживают за счет изменения холодопроизводитель— ности, регулируя, например, давление сжатия в компрессоре 1, т.е. исходное рабочее давление в цикле.

На Т S — диаграмме (фиг. 2) приводится процесс реализации способа получения холода, который обеспечивает возможность создания избытка жидкого криоагена, подводимого к потребителю холода, благодаря тому, что давление вспомогательного прямого потоКа

5 в точке 21 и температура начала расширения основного прямого потока

4 в точке 22 выбираются из условий позволяющих ввести в теплообменники 9 и 10 весь вспомогательный прямой поток 5 и охладить его до температуры в точке 23 ниже критической, а .расширение основного прямого потока 4 заканчивается в области влажного пара (точка 24) с тем, чтобы после смешения основного 4 и вспомогательного 5 прямых потоков получать парожидкостную смесь, что и обеспечивает избыток жидкого криоагена подводимого к потребителю холода, Использование предлагаемого способа охлаждения СП устройств позво185028 4 ляет сократить более чем в 1, 5 раза суммарное количество исходного г сжимаемого криоагена за счет увеличения более чем в 1,5 раза удельной холодопроизводительности одной установки.

1185028

Составитель Е.Ионсен

Редактор А.Моковская Техред И.Асталош Корректор В.Гирняк

Заказ 6344/30 тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4