Способ охлаждения объекта

 

О П И С А Н И Е () 739313

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф с»

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.03.78 (21) 2587944/23-06 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.2

F 25 В 9/02

Государатееииый комитет

СССР

Опубликовано 05.06.80. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 15.06.80 (53) УДК 621.565..3 (088.8) по делам иаооретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

В. И. Метенин и В. В, Бобров

Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева (71) Заявитель

I (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно — к способам охлаждения объектов в результате использования энергии сжатого газа, разделяемого в вихревой трубе на холодный и горячий потоки.

Преимущественная область применения— эпизодическое охлаждение крупногабаритных объектов до весьма низких температур (170 — 190) К.

Известны способы охлаждения объектов путем энергетического разделения сжатого газа в вихревых трубах. Охлаждение осуществляют в результате контакта охлаждаемого объекта с холодным воздухом, выходящим из отверстия диафрагмы вихревой трубы (1) .

Аппараты, в которых реализуются указанные способы, обладают сравнительно низким температурным эффектом охлаждения, „а необходимость в теплообменной аппаратуре делает их громоздкими и менее надежными.

Известны также и способы охлаждения объекта, размещенного в холодильной камере, с помощью последовательно соединенных вихревых труб путем разделения всего

2 расхода сжатого газа в вихревой трубе первой ступени на холодный и горячий потоки (2).

Данный способ по своей технической сущности наиболее близок описываемому.

Однако расход холодного потока, подаваемого к объекту охлаждения, в этом случае незначителен, так как на каждой ступени расширения часть газа выбрасывают в,атмосферу (горячий поток) . Вследствие этого на охлаждение крупногабаритного объ1о екта, имеющего значительную массу, требуется достаточно много времени, что в конечном счете приводит к большим энергетическим затратам.

Цель изобретения — сокращение энергетических затрат.

Данная цель достигается тем, что охлаждение объекта ведут в два этапа, причем на первом этапе в холодильную камеру подают холодный, поток вихревой трубы первой ступени в количестве, составляющим 35—

50% расхода сжатого газа и с температурой 210 — 230 К, а на втором этапе холодный поток этой трубы разделяют в вихревой трубе второй ступени на охлажденный и подогретый, и в камеру подают охлажденный

739313

3S

4Е

Формула изобретения

43

И поток с температурой 170 †1 К и в количестве, равном 10 — 30% расхода холодного потока первой ступени, причем на первом этапе весь перепад давления сжатого газа от 0,6 — 0,8 МПа до 0,1 МПа срабатывают в вихревой трубе первой ступени.

На фиг. 1 приведены графические зависимости, показывающие изменение темпера. туры охлаждаемого объекта во времени в зависимости от способа охлаждения, на которых кривая А иллюстрирует процесс комбинированного охлаждения объекта, когда в камеру вначале подается холодный поток первой ступени расширения (участок a8), а затем дополнительно охлажденный поток второй ступени (участок Cc), а кривая Б иллюстрирует процесс охлаждения объекта

- .---газом, про шедши м двухступенчатое ра сш ирение в вихревых трубах.

На фиг. 2 схематически изображен аппарат, реализующий описываемый способ охлаждения.

Повышение экономичности охлаждения объекта достйгается за счет того, что на первом этапе в холодильную камеру подается весь холодный поток вихревой трубы первой ступени энергетического разделения. Температура этого потока Тх< выше, чем требуемая Тха, которую можно обеспечить при дальнейшем расширении в вихревой трубе второй ступени, однако расход достаточно велик,и захолаживание объекта до температуры Тх, происходит гораздо быстрее, чем при двухступенчатом расширении.

По достижении объектом температуры

Т»,, холодный поток первой ступени отключается от холодильной камеры и подается во вторую ступень расширения, где разделяется на охлажденный и подогретый потоки. Охлажденный поток, имеющий температуру Тхр, прокачивается через камеру холода и способствует понижению температуры объекта от Т 1 gr,o Тхр., В результате при комбинированном охлаждении, когда предварительное захолаживание объекта осуществляется холодным потоком первой ступени, а окончательное за счет дополнительно охлажденного потока второй ступени, значительно сокращается время г, необходимое для достижения объектом минимальной температуры (фиг. 1) .

По сравнению с двухступенчатым охлаждением, описанный способ дает определенный выигрыш во времени (са — г ), что в конечном счете приводит к уменьшению требующегося количества сжатого воздуха и, следовательно, снижает энергетические затраты на охлаждение.

Аппарат для реализации способа содержит вихревые трубы 1 и 2 первой и второй ступеней энергетического разделения сжатого газа, холодильную камеру 3, вихревой эжектор 4 и трехходовой кран 5.

При работе аппарата на режиме максимальной холодопроизводительности (миниS

1Е

15 эе п мал ьный температурный эффект охлаждения) холодный поток первой ступени расширения с помощью трехходового крана 5 направляется в камеру 3, откуда часть газа откачивается эжектором 4, а другая часть через внутреннюю полость вихревой трубы

2 вытекает в атмосферу. Расход потока, проходящего через камеру 3, составляет 35—

50% расхода сжатого газа, а температура

210 — 230 К. В этом случае весь перепад давления сжатого газа с 0,8 — 0,6 МПа до

0,1 МПа срабатывается в одной ступени энергетического разделения.

При переключении трехходового крана 5 во второе рабочее положение холодный поток первой вихревой трубы подается в сопловой аппарат вихревой трубы 2, где разделяется на охлажденный и подогретый потоки.

Подогретый газ выбрасывается в атмосферу, холодный же поступает в камеру 3, а затем в качестве пассивного потока в эжекционную камеру вихревого эжектора

4, где смешивается с активным потоком (горячим потоком вихревой трубы первой ступени) и выбрасывается в атмосферу. В этом случае температура холодного газа в камере 3 составляет 170 — 190 К, а расход 10 —

30% расхода холодного потока первой ступени расширения.

Вследствйе того, что расход холодного потока на первом этапе охлаждения довольно значителен, захолаживание объект . до температуры 210 — 230 К происходит быстрее, чем при двухступенчатом расширении, а это создает условия для ускоренного достижения минимальной температуры при включении в работу второй ступени расширения.

Таким образом, способ комбинированного охлаждения, реализуемый в вихревом холодильном аппарате, обеспечивает ускорение (по сравнению с двухступенчатым) охлаждения объекта с меньшими затратами сжатого воздуха.

1.Способ охлаждения объекта, преимущественно крупногабаритного, размещенного в холодильной камере, с помощью последовательно соединенных вихревых труб, путем разделения всего расхода сжатого газа в вихревой трубе первой ступени на холодный и горячий потоки, отличающийся тем, что, с целью сокращения энергетических затрат, охлаждение объекта ведут в два этапа, причем на первом этапе в холодильную камеру подают холодный поток вихревой трубы первой ступени в количестве, составляющем 35 — 50% расхода сжатого газа, и с температурой 210 — 230 К, а на втором этапе холодный noTQK этой трубы разделяют в вихревой трубе второй ступени на охлажденный и подогретый, и в камеру подают ох739313 лажденный поток с температурой 170 — 190 К и в количестве, равном 10 — 30% расхода холодного потока первой ступени.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первом этапе весь перепад давления сжатого газа от 0,6 — 0,8 МПа до 0,1 МПа срабатывают в вихревой трубе первой ступени.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 128986, кл. F 25 В 9/02, 1959.

2. Меркулов А. П. Вихревой эффект и его применение в технике. М., «Машиностроение», 1969, с. 111 — 112. й, Ф h.

739313

Составитель Ю. Мартинчик

Редактор М. Васильева Техред К. Шуфрич, Корректор Ю. Макаренко

Заказ 2906/34 Тираж 575 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Мс -ква, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4