Каскадный охладитель

 

КАСКАДНЫЙ ОХЛАДИТЕЛЬ, содержащий низкои высокотемпературные каскады, имеющие тепловой контакт с герметичной камерой, заполненной плавящимся теплоаккумулирующнм веществом, причем низкотемпературный каскад выполнен в виде термоэлектрической батареи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности поддержания заданного температурного режима путем обеспечения пропорционального регулирования холодопроизводительности высокотемпературного каскада, охладитель дополнительно содержит блок управления и датчик льдообразования, выполненный в виде двух электродов, установленных внутри камеры на ее противоположных стенках и имеющих длину, равную высоте этих стенок, а высокотемпературный каскад выполнен в виде испарителя с электромагнитным вентилем на входе, электрически соединенным через блок управления с электродами датчика льдообразования.g (Л о Од to

ÄÄSUÄÄ 1196627

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (SD 4 F 25 В 25/00, 21;00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3766428 23-06 (22) 09.07.84 (46) 07.12.85. Бюл. № 45 (71) Институт технической теплофизики

АН УССР (72) С. О. Филин, Н. С. Кирпач и С. И. Нагорный (53) 621..57 (088.8) (56) Патент Англии № 1442145, кл. F 4 Н, опублик. !976.

Холодильная техника и технология. Киев: Техника, 1972, вып. 14, с. 40, рис. 1. (54) (57) КАСКАДНЫ Л ОХЛАДИТЕЛЬ, содержащий низко- и высокотемпературные каскады, имеющие тепловой контакт с герметичной камерой, заполненной плавящимся теплоаккумулирующим веществом, причем низкотемпературный каскад выполнен в виде термоэлектрической батареи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности поддержания заданндго температурного режима путем обеспечения пропорционального регулирования холодопроизводительности высокотемпературного каскада, охладитель дополнительно содержит блок управления и датчик льдообразования, выполненный в виде двух электродов, установленных внутри камеры на ее противоположных стенках и имеющих длину, равную высоте этих стенок, а высокотемпературный каскад выполнен в виде испарителя с электромагнитным вентилем на входе, электрически соединенным через блок управления с электрода ми датчика льдообразования. Ф

1196627

Составитель В. Добротворцев

Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПНП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Тупица

Заказ 7551 36

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам комбинированных испарительно-термоэлектрических систем термостатирования в диапазоне от

0 до -100 С преимущественно объектов с нестационарным во времени тепловыделением.

Цель изобретения — повышение точности поддержания заданного температурного режима путем обеспечения пропорционального регулирования холодопроизводительности высокотемпературного каскада.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого каскадного охладителя.

Низкотем пературный каскад охладителя представляет собой термоэлектрическую батарею 1, холодные спаи которой контактируют с объектом охлаждения, а горячие— через диэлектрический теплопереход 2 с теплоаккумулирующим веществом 3, размещенным в герметичной теплоизолированной камере 4, снабженной компенсатором объемного расширения.

Высокотемпературный каскад охладителя представляет собой холодильную машину, включающую компрессор 5, конденсатор 6, дроссельный вентиль 7, соленоидный вентиль 8, регулирующий подачу хладагента в испаритель 9. Испаритель размещен на противоположной термобатарее стенке камеры 4 и через диэлектрический теплопереход 10 контактирует с теплоаккумулирующим веществом. Конструктивное выполнение испарителя может быть различным, например в виде металлической плиты с каналами для прохода хладагента. На двух противолежащих боковых стенках камеры между испарителем и термобатареей размещены

35 электроды 11, непосредственно контактирующие с теплоаккумулирующим веществом по всей высоте камеры. Электроды включены в схему управления холодильной машины, в частности подключены к входу блока 12 40 управления током обмотки соленоидного вентиля 8.

Каскадный охладитель работает следующим образом.

При фон эвом уровне тепловой нагрузки или в режим ее ожидания тепло отводится от объекта термобатареей 1 и передается через теплоаккумулирующее вещество 3 хладагенту, кипящему в испарителе 9. Beщество при этом находится, в основном, в твердой фазе, только у поверхности теплоперехода 2 находится тонкий слой жидкости. При термостатировании объекта в диапазоне от -10 до -30 С наиболее удобно использовать в качестве теплоаккумулирующего вещества плавящийся лед с высокой удельной теплотой плавления.

Для стабильной работы охладителя, . т.е. для обеспечения заданного температурного режима объекта необходимо поддерживать границу раздела фаз лед — вода на определенном уровне. Это, в свою очередь, достигается регулированием холодопроизводительности холодильной машины по сигналу датчика льдообразования. Электрический ток, протекающий между электродами 11 датчика, зависит от тол щинь1 слоя воды, т.е. от положения границы раздела фаз.

Поскольку электропроводность льда в 500 раз хуже, чем воды, его можно считать диэлектриком. Наличие диэлектрических теплопереходов и покрытия свободных внутренних стенок камеры исключает шунтирование тока по стенкам.

При импульсном или плавном увеличении тепловыделения объекта соответствующим образом увеличивают ток термобатареи, а значит, возрастает и выделение теплоты на ее горячих спаях.

Всплеск теплового потока в первую очередь воспринимает теплоаккумулирующее вещество 3, и начинается его подтайка.

Температуру горячих спаев термобатареи можно считать стабильной, пока идет процесс плавления. 3а это время необходимо увеличить холодопроизводительность холодильной машйны до значения, превышающего новый уровень выделяемой термобатареей мощности, причем так, чтобы временный ее избыток привел к восстановлению прежнего уровня раздела фаз. При подтайке льда сопротивление в цепи электродов 11 падает и ток управления возрастает, соответственно меняется выходной ток блока 12 управления, вызывающий дополнительное приоткрывание вентиля 8 и увеличение поступления хладагента в испаритель 9.

В итоге система восстанавливает первоначальное положение. При уменьшении тепловой нагрузки холодопроизводительность холодильной машины соответственно снижается.