Магнитокалорический генератор чешуйчатого льда

 

Использование: для получения чешуйчатого льда. Сущность изобретения: магнитокалорический генератор содержит теплоизолированный корпус, рабочий объем которого разделен теплообменной перегородкой на полость отвода тепла и полость охлаждения, электромагнит с системой электропитания и магнитокалорический охлаждающий элемент. Генератор снабжен обечайкой из теплоизоляционного материала , размещенной полости охлаждения, при этом в обечайке выполнены ячейки, в которых размещены теплопроводные пластины, зазор между перегородкой и обечайкой заполнен десублимирующим газом для образования между пластинами и перегородкой теплового ключа. Магнитокалорический элемент размещен в ячейках обечайки на теплопроводных пластинах со стороны полости охлаждения. Пластины и перегородка выполнены из электропроводного материала. Электромагнит соединен с системой электропитания через регулятор тока, выполнен в виде индуктора и установлен в полости отвода тепла. В качестве охлаждающего и охлаждаемого вещества использован водород , охлажденный по меньшей мере до минус 259°С, а полость теплового ключа заполнена водородом.1 з.п.ф-лы, 5 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК Ж,, 1784806 А1 (siis F 25 С 1/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° » ър

Изобретение относится к области крио- льда, который можно использовать для прогенной техники и преимущественно может изводства водородной шуги, имеющей важбьуть использовано в космической и авиаци- ное значение в космической и авиационной онной заправочной технике для производ- технике. ства частиц отвержденных криогенных На фиг. 1 изображено размещение гетоплив, которыми эти топлива шугйруются; нератора льда в теплоизолированном кор- С

Шугироаанные теплила обладают более пузе: на фиг. 2 — разрез д-А на фиг. 1, От высокой, чем у обычных жидких топлив, отображающий взаимное расположение плотностью,чтоочень важнодляавиацион -: сердечников электромагнитов и теплообеееиЪ но-космической техники..:; на фиг. 3 — разрез Б — Б на

Целью изобретения является обес- фиг. 2, изображающий расположение поло.печение возможности производства че- стей тепловых ключей относительно теплошуйчатого льда заданных размеров с обменных панелей; на фиг. 4 — вид по использованием магнитокалорического эф- стрелке В на фиг . 2, показывающий распофекта, а также повышение надежности уст- ложение ячеек; на фиг. 5 — Т-.S диаграмма ройства; Более узкой целью является намагничивания магнитокалорического веотверждение водорода в виде чешуйчатого щества, изменение по времени тока элект(21) 4915435/13 (22) 28.02.91 (46) 30.12.92. Бюл. ¹ 48 (7.2) А,А.Рязанцев (56) Архаров А.M., Марфенина И.В., и Микулин Е.И, Криогенные системы. M.: Машийостроение, 1988, с.173-175, рис. 85. (54) МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ЧЕШУЙЧАТОГО ЛЬДА (57) Использование: для получения чешуйчатого льда. Сущность изобретения: магнитокалорический генератор содержит теплоизолированный корпус, рабочий объем которого разделен теплообменной перегородкой на полость отвода тепла и полость охлаждения, электромагнит с системой электропитания и магнитокалорический охлаждающий элемент. Генератор снабжен обечайкой из теплоизоляционного материала, размещенной полости охлаждения, при этом в обечайке выполнены ячейки, в которых размещены теплопроводные пластины, зазор между перегородкой и обечайкой заполнен десублимирующим газом для образования между пластинами и перегородкой теплового ключа. Магнитокалорический элемент размещен в ячейках обечайки на теплопроводных пластинах со стороны полости охлаждения. Пластины и перегородка выполнены из электропроводного материала, Электромагнит соединен с системой электропитания через регулятор тока, выполнен в виде индуктора и установлен в полости отвода тепла. В качестве охлаждающего и охлаждаемого вещества использован водород, охлажденный по меньшей мере до минус

259 С, а полость теплового ключа заполнена водородом.1 з,п.ф-лы, 5 ил.

1784806 ромагнита 1, плотности J вихревых токов и ние зародышей кристаллизации. Кристаллы напряжений деформации о. 10, обмениваясь теплом с жидким водороПримером конкретного выполнения мо- дом в полости 5 и с газообразным водорожет служить устройство, изображенное на дом в полости 8 теплового ключа, фиг. 1. Теплоизолированный корпус состоит 5 нагреваются до 14 К, а газообразный водоиз внешней оболочки 1, внутренней оболоч- род в полости 8 десублимирует на пластинах ки 2 сосуда, разделительной теплоизолиро- 9, вакуумируя эту полость до давления от ванной стенки 3, между оболочками 2 и 9,5 10 до 0,01 мм рт.ст. и разрывая теплостенкой 3 находится полость теплоотвода 4, обмен пластин 9 с панелями 6, На кристалзаполненйая жйдкйм водородом при темпе- 10 лах 10 образуется твердый водород, после ратуре 14 К и давлении около 54 мм рт.ст. чего ток в электромагнитах 13 ступенчато

Стенка 3 ограничивает изолированную от увеличивают. В процессе увеличения тока полости 4 полость охлаждения 5..В полости из-за измейения потока магнитной индукохлаждения 5 находится водород в трехфаз- ции в панелях 6 образуются вихревые токи ном состоянии — т.е. водородная шуга и га- 15 плотностью J, которые, взаимодействуя с зообразный водород. В отверстия стенки 3 ма нитным полем вызывают деформацию— вставлены теплообменные панели 6 из ме- сжатие и отталкивание от сердечника 12 пади,"на которых с помощью теплоизоляторов нелей 6 с напряженностью сил деформации

7 образованы полости тепловых ключей 8, о(фиг, 53. . заполненные газообразным водородом под 20 Многократные изменейия скорости на-. давлением ниже тройной точки — 54 мм растания тока вызывают вибрацию панелей рт .ст. -:: . 6, отделение твердого водорода в полостях

На теплоизоляторах 7 закреплены.мед- 5 и 8; Водород в полости 5 удаляется за счет ные пластины 9 с нанесенными на них кри- сил тяжести на дно сосуда, а в полости 8— сталлами гадолиниево-галлиевого граната 25 на дно полости, где вступает в контакт с

10. образующие ячейки 11 заданной формы, панелями 6, сублимирует и восстанавливает напрймер 4х4 мм, К панелям 6 непосредст- давление в полости 8, восстанавливая тепвенно прилегают с внешней стороны поло- лообмен между пластинами 9 и панелями 6. сти 5 сердечники 12 электромагнитов 13, в В процессе повышения тока в электромагкоторых выполнены пазы 14 для прохода 30 ните13 в полости 4 поддерживаеся гемпеохлаждающего водорода. Электромагниты ратура около 14 К, испарением под

13 соединены через регулятор тока 15 с си- вакуумом водорода. После достижения магстемой электропитания. Водород в поло- нитной индукции значения 4 Тл процесс стях 4 и 5 охлаждается известными возобновляется. Так как теплоотвод c пометодами-с помощью холодильных машин 35 верхности изоляторов 7 черезвычайно мал, илйвакуумирования парового пространст- водород, в основном кристаллизуется на ва (оборудование для такого охлаждения в ячейках 11 заданной формы. Вместо охлажтехнике известно). Оборудование для пере- . дения жидким водородом в полости 4 может мешивания шугированной жидкости не по- применяться газообразный гелий с темпеказано. 40 ратурой 13-14 К, Устройство работает следующим образом; ....... Формула изобретения

Известными способами, например, вакуумированием парового пространства,. 1. Магнитокалорический генератор чежидкий. водород в полостях 4 и 5 охлажда- 45 шуйчатого льда, содержащий теплоизоли- . ется до 14 К, Медленно увеличивая ток с ровачный корпус, рабочий обьем которого помощьюрегулятора15, намагничивают по- разделен теплообменной перегородкой на ликристаллы магнитокалорического веще- полость отвода тепла с охлаждающим вещества 10. Путем испарения под вакуумом ствомиполость:охлаждениясохлаждаемым водорода в полости 4 поддерживают темпе- 50 веществом, электромагнит с системой элекратуру панели 6 и пластин 9 с кристаллами тропитания и магнитокалорический охлаж10 около 14 К. После создания электромаг- дающий элемент, отличающийся тем, нитом 13 магнитной индукции около 4 Тл, что. с целью получения чешуйчатого льда ток отключают с помощью регулятора 15. заданных размеров и повышения надежноПри этом возйикают вихревые токи и дефор- 55 сти в работе, он снабжен обечайкой из тепмируется панель 6. В результате размагни- -лоизоляционного материала, размещенной чивания кристаллов 10они охлаждаются до полос-.и охлаждения и закрепленной на петемпературы 4-5 К. Если кристаллы 10 нахо- регородке с образованием зазора между нидятся в жидкости, то деформация панелей ми, прй этом в обечайке выполнены ячейки, вызывает кавитацию водород и образова1784806 в которых размещены теплопроводные пластины, а зазор закреплен десублимирую-, щим газом для образования между пластинами и перегородкой теплового ключа, причем магнитокалорический элемент 5 размещен в ячейках обечайки на теплопроводных пластинах со стороны полости охлаждения, при этом пластины и перегородка выполнены из электропроводного материала, а электромагнит соединен 10 с системой электропитания через регулятор тока, выполнен в виде индуктора и установлен в полости отвода тепла с обеспечением контакта с перегородкой, 2. Генератор пои. 1, о тл и ч а ю щи йс я тем, что в качестве охлаждающего и охлаждасмого вещества использован водород, охлажденный по меньшей мере до259 С, в полость теплового ключа заполнена водородом.

1784806

1794806

Редактор

Заказ 4357 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета пО изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; 4I5

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

1 ! варю>инкос@ь

Avulse{ohio ЮАНЯ ь>Нс Нд Н

Составитель А.Рязанцев

Техред M.MîðråHòàë Корректор М.Максимишинец