Система циркуляционного криоснабжения

 

Использование: в криогенном машиностроении при создании систем криосиабжения сверхпроводящих устройств. Сущность изобретения: в системе циркуляционного криоснабжения применен детандер-насос с жидким поршнем -ля перекачки жидкого криоагента. бл -огзря чему не требуется подвода гнзгг .: извне, т.к. используется работа расширяющегося газа, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з F 25 В 9/00

ГОСУДАР СТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 l) 4821714/06 (22) 03.05.90 (46) 30.10.92. Бюл, N. 40 (71) Московский институт химического машиностроения (72) Н.В.Филин, Ю;Д.Видинеев, Т,(0.8идинеева, M.È.Äüÿ÷êîâ и А7И.Смородин (56) Беляков B.Ï. Криогенная техника и технология. М.:Энергоатомиэдат, 1982, рис.

5,9. Б, Изобретение относится к криогенной технике, например к использованию в качестве системы криогенного обеспечения сверхпроводниковых устройств.

Для обеспечения отвода тепла от сверхпроводниковых устройств необходимо осуществлять интенсивную циркуляцию криоагента (жидкого гелия или жидкого азота. в устройствах из высокотемпературной сверхпроводящей керамики), Известна эжекторная циркуляционная система, состоящая из объекта криостатирования, криогенной установки со сборником жидкого криоагента, эжектора с линиями рабочей среды, инжектируемой среды и смеси, напорного и сливного трубопроводов, соединяющих обьект с эжекторам и сборником жидкого криоагента. В качестве рабочей среды для э>кектора используется охлажденный прямой поток криогенной установки. Циркуляция жидкого криоагента в системе обеспечивается за счет использования потенциальной энергии сжатого прямого потока.

° Ы 1772545 А1 (54) СИСТЕМА ЦИРКУЛЯЦИОННОГО КРИОСНАБЖЕНИЯ (57) Использование: в криогенном машиностроении при создании систем криоснабжения сверхпроводящих устройств, Сущность изобретения: в системе циркуляционного криоснабжения примене" детандер-насос с жидким поршнем:.;ля перекачки жидкого криоагента, благор,аря чему не требуется подвода ."-,не; .;.. извне, т,к, используется работа расширяющегося газа, 1 ил.

Недостатками эжекторной циркуляци- у онной системы являются повышениетемпературы криоагента при сжатии в эжекторе, ( ограничение величины кратности циркуляции, обусловленное допускаемым отбооом на эжектор холодного прямого потока.

Прототипам изобретения является на- д сосная система циркуляционного криоснабжения, которая состоит из объекта криостатирования, криогенной установки со сборником жидкого криоагента, криогенного насоса, соединенного трубопроводами Л со сборником жидкого кригоагента и с обь-. Ф ектом криостатирования, Циркуляция жид- Ql кого криоагента в системе обеспечивается криогенным насосом за счет,использования энергии, подводимой от внешнего источника, При этом возможно получение любой величины кратности циркуляции.

Основным недостатком прототипа является то, что подводимая извне к криогенному насосу энергия пребраэуется в тепло, приводящее к нагреванию жидкого криоагента, В связи с этим необходимо увеличивать холодопроизводительнсть крио1772545 генной установки. чтобы скомпенсировать подводимую к насосу энергию. В результате существенно уменьшается энергетическая эффективность системы, Целью избретения является повышение энергетической эффективности системы путем снижения теплопритоков в низкотемпературную часть системы.

Поставленная цель достигается тем, что в систему циркуляционного криоснабжения, состоящую из объекта криостатирования и криогенной установки со сборником жидкого криоагента, включен дополнительно детандер-насос с газовым и жидостным цилиндрами и жидким поршнем, установленный внутри сборника жидкого криоагента, причем газовый цилиндр находится в паровой полости, а жидкостный цилиндр— в жидкостной полости сборника.

В отличие от прототипа использование в системе детандер-насоса, в котором реализуется потенциальная энергия <»асширяющегося прямого потока криогенной установки, исключает необходимость подвода внешней энергии, для компенсации которой требовалось бы увеличивать холодопроизводительность криогенной установки. Кроме того, размещение детандернасоса непосредственно в сборнике жидкого криоагента и практическое отсутствие связи его с теплыми" элементами системы обеспечивает уменьшение притока тепла, для компенсации которого также требовалось бы увеличивать холодопроизводитальность криогенной установки.

Принципиальная схема предложенной системы циркуляционного криоснабжения избражена «а чертеже.

Система циркуляционного криоснабжения состоит з объекта криостатирован гя, и криогенной установки 2 со сборником жидкого криоагента 3, в котором размещен детандер-насос 4, включающий в себя газовый цилиндр 5 и жидкостный цилиндр 6.

Вход 7 в газовый цилиндр детандер-насоса соединен с линией прямого потока 8 криогенной установки до дросселя 9, а выход из жидкостного цилиндра — с напорным трубопроводом 10. Напорный трубопровод 10 присоединен к объекту криост: ти,. эван.;:-.,. от которого к сборнику жидкого криоагж:.та ведет слив; ой трубопровод 11, Система может также иметь т;.»убопровод 12 для под— питки жидким криоагентом от внешнего источника. Жидкостный цилиндр детандернасоса имеет штуцер заполнения 13 и штуцер выхлоп" 14.

3=

»

Г 5

Система работает следующим образом, Жидкий криоагент, получающийся при работе криогенной установки, а также добавляемый от внешнего источника, поступает непосредственно из сборника жидкого криоагента 3 через штуцер заполнения 13 в жидкостный цилиндр б детандер-насоса 4 и за счет работы, совершаемой расширяющимся в детандер-насосе прямым потоком, подается а напорный трубопровод 10 и далее в объект криостатирования 1. После объекта криостатирования жидкий криоагент или парожидкостная смесь возвращается по сливному трубопроводу 11 в сборник жидкого криоагентл. 3.

Выполненные расчеты показывают, что применение детандер-насоса вместо жидкостного насоса в системе циркуляционного криоснаб>кения позволяет сократить холодоп роиз водител ьность криогенной установки на ".0 — 12% и соответственно этому будет достигнута экономия электроэнергии.

Изобретение иллюстрируется циркуляционной системой криоснабжения электрогенератора со сверхпроводниковыми обмотками, имеющими каналы для прокачки криоагента, с использованием криогенной установки (например, КГУ-500/4,5). В сборнике жидкого криоагента установки монтируется детандер-насос таким образом, чтобы газОвый цилиндр HaxGpvïñ паровой полости, а жидкостный цилиндр — в жидкостной полости сборника. Газовый цилиндр детандер-насоса подключается к кинии прямого потока установки перед дросселем, а жидкостный напорный трубопровод подводится к каналам сверхпроводниковых обмоток электрогенератора.

Возврат криоагента после прохс>кдения канлов св,. зхпр< вод:-1иковых обмоток осуществляется в паровую полость сборника установ,<и через сливной, рубопровод.

Эормула изобретения

Система ци ркуляционного криоснаб>ке »ия, состоящая из объекта KpHocTBTNpoaa" ния и <рио"анной установки со сборником жидкогс криоагента, 0 т л и: à ю ш. а я с я тсм, что, с целью повышения ее энергетической эффективности путем снижения теплопритоков а низкотемпературную часть системы, система дополнительно содержит детандер насос с газовым и жидкостными цилиндрами и жидким поршнем, установленные внутри сборника жидкого криоагента, причем газовый цилиндр находится в паровой полости, а жидкостный цилиндр — в х<идкостной полости сборника, 1772545

13 б 30

Составитель Н.Филин

Техред М. Моргентал

Корректор Н,Ревская

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3833 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ "ССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5