Способ захолаживания объекта криостатирования

 

Способ захолаживания объекта криостатирования. Применение: в криогенной технике. Сущность изобретения: в способе захолаживания объекта криостатирования контролируют расход основного криоагента в объекте, его температуру на выходе из объекта, его давления на входе и выходе из объекта и по указанным параметрам постепенно определяют холодопроизводительность блоков, а подключение каждого блока проводят при равенстве холодопроизводительностей этого и предыдущих блоков. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (! 1) (5!)5 F 25 В 9/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВ Э СССР (ГОсг!Атент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKolËÓ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

00 фь. ос (21) 4726718/06 (22) 02,08.89 (46) 30.11;92. Бюл. ¹ 44 (71) Балашихинское научно-производственное объединение криогенного машиностроения (72) №К.Буткевич, С.П.Горбачев, Ю,Е.Граков, А.А.Крикунов, И.М.Морковкин и

В,Ф.Романишин (56) Глебов И,А., Калитин П.П. и др. Система криогенного обеспечения и способ захолаживания сверхпроводящего турбогенератора. — Сб. Сверхпроводимость в технике, Труды II всесоюзной конференции по технике использования сверхпроводимости. Л., Т.11. 1984, с.193 — 196.

Дудкин И.Е. и др. Система криогенного обеспечения модельного сверхпроводящего магнита МД-генератора. Сб, СверхпровоИзобретение относится к холодильной технике, а именно к способам работы криогенных систем, Известен способ захолаживания объекта криогенной системы путем его предварительного охлаждения, а затем с помощью блока ожижения гелия путем впоыска в поток газообразного гелия жидкого гелия, Недостатком такого способа является низкая экономичность из-за повышенных энергозатрат. . Наиболее близким по технической сущности является способ захолаживания объекта криостатирования путем постоянного контроля температуры основного криоагента на входе в объект и последовательного подключения блоков криогенной гелевой системы. димость в технике. — Труды 11 Всесоюзной конференции по технике использования сверхпроводимости. Л „Т.И, 1984, с.184 — 187. (54) СПОСОБ ЗАХОЛАЖИВАНИЯ ОБЪЕКТА

КРИОСТАТИ РОВАН ИЯ (57) Способ захолаживания объекта криостатирования. Применение: в криогенной технике. Сущность изобретения; в способе захолаживания объекта криостатирования контролируют расход основного криоагента в обьекте, его температуру на выходе из обьекта, его давления на входе и выходе иэ обьекта и по указанным параметрам постепенно определяют холодопроизводительность блоков, а подключение каждого блока проводят при равенстве холодопроизводительностей этого и предыдущих блоков. 1 з,п. ф-лы, 1 ил.

Недостатком данного способа является низкая экономичность и большое время захолаживания, Целью изобретения является повышение экономичности путем снижения энергозатрат и времени захолаживания.

Цель достигается тем, что в способе эахолаживания обьекта криостатирования постепенно контролируют расход основного криоагента в объекте, температуру криоагента на выходе из объекта, его давления на входе и выходе из объекта и по указанным параметрам постоянно определяют хладопроизводительность блоков, подключение каждого иэ блоков проводят при равенстве хладопроиэводительностей этого и предыдущих блоков. а в объект криостатирования направляют дополнительные потоки

1778461 криоагента и проводят измерения их температуры и расхода на выходе из объекта, На чертеже представлена схема криогенной системы, реализующая данный способ, 5

Система содержит блок предварительного охлаждения 1, блок ожижения гелия 2, гелиевый рефрижератор 3, резервуар с жидким гелием 4, объект криостатирования 5, запорно-регулирующую арматуру 6 — 18, дат- 10 чики давления 19, температуры 20, давления 21, температуры 22 и расхода криоагента 23, датчики 19, 20, 23 установлены на входе в объект криостатирования 5, а датчики давления 21 и температуры 22 уста- 15 новлены на выходе за объектом 5.

Система работает следующим образом.

На первом этапе газообразный гелий поступает в блок 1, охлаждается там до температуры жидкого азота 30 К и через арма- 20 туру 6 поступает в объект криостатирования

5 и возвращается в блок 1 через арматуру

10. B процессе охлаждения объекта 5 постоянно контролируются показания датчиков

19 — 23. По поступившим от датчиков дан- 25 ным измеряется экспериментальное значение характерного параметра холодопроизводительности по зависимости:

01 = G23((J(T22 Р21) — J(T20, Р19)). (1) где J — энтальпия. определяемая по температуре и давлению из свойств криоагента.

Экспериментальное значение холодоп- 35 роизводительности блока 1 в данный MO мент времени сравнивается с расчетным . (экспериментальным) значением холодопроизводительности блока 2 при выходных значениях параметров криоагента, получен- 40 ных ранее или рассчитываемых в режиме реального времени по математической модели блока, заложенной в 3ВМ.

При сравнении холодопроизводительностей блока 1 и блока 2 предполагается, 45 что режим захолаживания объекта 5 осуществляется от блока 2 с возвратом гелия из объекта в блок 2 через арматуру 11. Если при сравнении холодопроизводительность блока 1 больше, чем у блока 2, то процесс ох- 50 ла>кдения объекта б от блока 1 продолжается, При их равенстве. объект криостатирования начинают охлаждать от блока 2. Переход от режима охлаждения объекта 5 блоком 1 к режиму охлаждения 55 блоком 2 осуществляется следующим образом. Открывают арматуру 8, 16, 11 и закрывают 6, 10, В этом случае гелий от блока 1 поступает в блок 2, в котором охлаждается до более низкой температуры и через арматуру 16 поступает в объект 5. После этого перехода начинают контролировать холодопроизводительность блока 2 и сравнивать ее со значением у блока 3 с учетом показаний датчиков 21 — 23.

Qz = 623((1(Т22, Р21) K(Tzp, Р19))

Оз определяется по расчетным (экспе- . риментальным) характеристикам, полученным ранее. Переход от 1-го к 1П-му этапу захолаживания осуществляется при равенстве холодопроизводительностей Qz = Оз.

При переходе к III-му этапу захолаживания закрывается арматура 16, 11 и открывается арматура 12, 13, 14, 15, 17, 18. После этой операции сравнение характерных параметров блоков прекращается и происходит дальнейшее охлаждение объекта 5 от блока 3 до 4, 5К и перевод всей системы в режим криостатирования обьекта 5.

Описанный способ применим, если все элементы объекта охлаждаются от 300 до 4, 5К одновременно. Если же охлаждаемый объект состоит из N элементов, п1 из которых охлаждаются по данному способу, а п2= N — п1 подключаются к охлаждению, начиная со П-го или Ш-го этапа по отношению к первой группе элементов; то в этом случае необходимо сравнивать экспергетические значения холодопроизводительностей Оэ= Q)(To Твх)IТ, которые приведены к начальной температуре Т>= 300 К, В выражении для Q введены обозначения:i — номер этапа; Т х — температура криоагента на . входе в объект.

Рассмотрим реализацию способа захолаживания для этого случая на примере объекта. состоящего из двух элементов 5 и 24.

Пусть процесс захола>кивания элемента 5, как и ранее, осуществляется в три этапа по ранее рассмотренному способу, а элемент

24 начинают захолаживать, начиная, например, со II этапа.

Тогда в начальный момент II этапа необходимо дополнительно открыть арматуру 25 и 27 и закрыть 26. В процессе захолаживания по поступившим от датчиков данных определяется экспериментальное значение характерного параметра, рассчитанного следующим образом:

Q32 = (G23(J(T22i Р21)

>(Т20, Р19))+ G28(J(T30, Р29)— 4Т20, Р19))} (То — Tzp)П20. (2)

Для этого же момента времени по выходным значениям параметров криоагента

1778461 (2).

Составитель А.Федотов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Редактор

Заказ 4179 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 за элементами 5 и 24 аналогично определяется экспергетическая холодопроизводительность Q», которая будет равна холодопроизводительности криогенной системы в предположении перевода объекта в 5 тот же момент:времени.на III-й этап захолаживания. Q 3 рассчитывается либо по математической модели, либо по ранее полученным экспериментальным данным.

Если при сравнении О,г с Оэз окажется, 10 что Оэ2 > Орз, то процесс продолжают дальше. Если значение СЬг = Оэз, то осуществляется перевод объекта íà III-й этап захолаживания.

Если элемент 24 необходимо из техно- 15 логических соображений подключить к захолаживанию на последнем (III-м) этапе, то перевод объекта на IÈ-й этап осуществляется также при равенстве Оэ2 = Оэз, но при этом Q 2 рассчитывается по зависимости 20 (1), а не (2), а Озз — аналогично зависимости

Формула изобретения

1. Способ захолаживания объекта криостатирования путем псстоянного контроля температуры основного криоагента на входе в объект и последовательного подключения блоков криогенной гелиевой системы, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности путем снижения энергозатрат и времени захолаживания, дополнительно контролируют расход основного криоагента в объекте, его давление на входе и выходе из объекта и по указанным параметрам постоянно определяют холодопроизводительность блоков, а подключение каждого из блоков проводят при равенстве холодопроизводительностей этого и предыдущего блоков.

2, Способ по п1,отл ичающийся тем, что s объект криостатирования направляют дополнительные потоки криоагента и проводят измерение их температуры и расхода на выходе из объекта.