Установка для получения сверхнизких температур

 

Сова Советских

Социалистических

Ресдублик! 311 ИСАВ И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ

K ABTGPCVÎÌÓ СВЙДЕ ГЕИЫ .ТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (5l) М. Кл. Г 25d 5/00 (22) Заявлено 19.10.72 (21) 1837790/23-26 с присоединением заявки М

1 (23) Приоритет

Опубликоваi о 05.12.75. Бюллстс гь Xо 45

Государственный комитет

Совета Мииистрюв СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 620.18:621.59 (088.8) Дата ог ублпковаиия описания 02.02.76 (72) Автор изобретения

В. И. Соболев

Физико-технический институт низких температур АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХНИЗКИХ

ТЕМПЕРАТУР

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к установкам для получения сверхнизких температур.

Известна установка для получения сверхнизких температур путем растворения Не в

Не", содержащая конденсатор, испаритель, теплообменник и камеру. растворения, размещенные в вакуумной рубашке, находящейся в гелиевом криостате.

Известна также установка для получения сверхнизких температур путем растворения

Не в Не", включающая соединенные камеру смешения Не с Не4, теплообменник, конденсатор, испаритель и камеру для жидкого Не, размещенные в отвакуумированной оболочке, опущенной в сосуд Дьюара, вакуумные насосы и соединительную трубопроводную арматуру. При нагревании испарителя испаренный Не попадает в конденсатор, где сжижается, и через теплообменник поступает в камеру растворения, в которой переходит из более концентрированной фазы в менее концентрированную; при этом происходит охлаждение, Затем под действием осмотического давления Не возвращается в испаритель, замыкая тем самым цикл.

Недостатком этой установки является то, что время непрерывной работы определяется количеством Не, охлаждающего конденсатор, и практически ограничено 8 — 10 час, при

494574 этом для работы необходимо сравнительно большое количество очень дорогого вещества — Не .

Целью изобретения является увеличение

5 времени непрерывной работы установки и уменьшение количества используемого Не", а также упрощение, удешевление установки и сокращение времени ее запуска.

1!оставленная цель достигается тем, что

10 установка снабжена камерой для Не -, которая жестко установлена на конденсаторе и соединена с сосудом Дьюара капилляром и вакуумным насосом, а камера для Не отделена от камеры смешения Не с Не - герметич15 ной перегородкой и соединена с вакуумны. насосом.

Такое выполнение установки позволяет осуществить постоянный подлив жидкого Не, ох20 лаждающего конденсатор, через дроссель, поэтому установка может работать неограниченное время. Кроме того, наличие камеры с

Не"", которая находится в тепловом контакте с камерой растворения (пе следует путать с

25 камерой для Нез, используемой в известной установке для охлаждения конденсатора), дает возможность применять для откачки Не" из камеры, охлаждающей конденсатор, насосы с меньшей производительностью, что уп30 рощает, удешевляет установку и, кроме того, 494574 значительно ускорить предварительное охлаждение камеры растворения.

На чертеже изображена предлагаемая установка.

Камера растворения 1 (пунктиром показана граница расслоения раствором) связана трубками 2 и 3 с теплообменником 4, причем трубка 2 доходит до дна, а трубка 3 оканчивается в верхней части камеры 1. После выхода из теплообменника 4 трубка 2 соединяется с испарителем 5, в котором имеется нагреватель 6. Испаритель соединен трубкой 7 с конденсатором 8, который, в свою очередь, связан с теплообменником 4 трубкой 3. Конденсатор находится в тепловом контакте с камерой 9 для жидкого Не :, которая связана с внешней гелиевой ванной дросселем 10 (в качестве дросселя можно использовать, например, капилляр). Кроме того, камера 9 соединена трубкой 11 с насосом 12. Трубка 13 связывает систему 14 для хранения смеси

Не и Не" с конденсатором 8.

Камера 15 для жидкого Не находится в тепловом контакте с камерой 1 и соединяется трубкой 16 с насосом 17 и системой 18 для хранения Не .

Все перечисленные элементы установки, кроме насосов 12 и 17, систем 14 и 18, помещены в вакуумную рубашку 19, которая находится в гелиевом криостате 20.

Процесс охлаждения происходит следующим образом.

После заливки жидкого Не4 в криостат включается насос 12 и камера 9 через дроссель заполняется жидким Не4, температура которого зависит от производительности насоса 12. При достаточно высокой производительности температура в камере 9, а следовательно, и в конденсаторе становится ниже температуры расслоения растворов. В охлажденный конденсатор по трубке 13 поступает (из системы 14) смесь Не с Не -", которая конденсируется и заполняет камеру 1, трубки 2 и 3, испаритель 5.

После того, как в камере 1 произойдет расслоение растворов Не — Не", включается нагреватель 6. При этом в испарителе, где находится граница жидкость — пар, создается избыточное давление пара, состоящего главным образом из Не, который поступает по трубке 7 в конденсатор, сжижается и подается через теплообменник по трубке 3 в камеру 1. B последней Не растворяется в слабоконцентрированной фазе, что сопровождается поглощением тепла. Затем под действием осмотического давления Не по трубке 2 возвращается в испаритель 5. Таким образом, происходит циркуляция Не . Хладопроизводи40

55 д

20 с

35 тельность установки определяется скоростью циркуляции и температурой камеры 1.. Минимальная температура зависит от хладопроизводительности и суммарного теплопритока к камере 1.

Для упрощения и удешевления установки можно использовать насос 12 с малой производительностью. В этом случае температура конденсатора будет выше температуры расслоения раствора и запуск установки осуществляется следующим ооразом, Одновременно производится конденсация смеси Не с Не - из системы 14 в камеру 1, трубки 2, 3 и испаритель 5 и небольшого количества Не из системы 18 в камеру 15. 11осле окончания конденсации и установления равновесной температуры включается насос 17, откачивающий г1е из камеры 15 через тру бку 16 (в качестве насоса 17 удобно использовать, например, малогабаритный адсорбционный насос). Поскольку камера 1 находится в тепловом контакте с камерой 15, из которой откачивают пары над жидким Не"", температура в камере

1 быстро становится ниже температуры расслоения растворов, после чего включается нагреватель 6 и начинается циркуляция Не, аналогичная описанной выше. В тот момент, когда начнется охлаждение камеры 1 за счет перехода Не из верхней фазы в нижнюю, насос 17 может быть отключен и установка будет работать при температуре в конденсаторе, превышающей температуру расслоения растворов Не — Не4.

Камера 15 с Не, трубка 16, насос 17 и система 18 служат только для запуска установки.

Предмет изобретения

1. Установка для получения сверхнизких температур путем растворения Не в Не", содержащая соединенные камеру смешения Не с Не4, теплообменник, конденсатор, испаритель и камеру для жидкого Не, размещенные в отвакуумированной оболочке, опущенной в сосуд Дьюара, вакуумные насосы и соединительную трубопроводную арматуру, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью увеличения времени непрерывной работы и уменьшения расхода Не", она снабжена камерой для Не :, которая жестко установлена на конденсаторе и соединена с сосудом Дьюара капилляром и вакуумным насосом.

2. Установка по п, 1, отличающаяся тем, что, с целью сокращения времени запуска, камера для Не отделена от камеры смешения Не с Не4 герметичной перегородкой и соединена с вакуумным насосом.

494574

Составители И. Соседов

Редактор 3. Горбунова Техред М. Семенов Корректор Т. Фисенко

Заказ 31 17 Изд. ¹ 63 Тираж 619 Подписно

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета 51инистров СССР го делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2