Газовая холодильная машина

Газовая холодильная машина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ГАЗОВАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА, содержащая источник сжатого газа, к которому посредством трубопровода подключены регенератор, теплообменник и цилиндр с газовым вытесиителем, сообщенный линиями связи с теплообменником , размещенным вокруг указанного трубопровода, и непосредственно с этим трубопроводом, отличающаяся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, цилиндр в средней части дополнительно сообщен с трубопроводом с помощью линии, имеющей на входе гидросопротивление , а на выходе нагнетательный клапан , причем на линии связи цилиндра непосредственно с трубопроводом дополнительно установлен всасываю1ций клапан. о эо ;р &д СП 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (И) (5р Р 25 В 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПЗФ (21) 3492233/23-06 (22) 22.09 ° 82 (46) 30.04.84, Вюл. В 16 (72) В.Н.Замошников и С.В.Замошников (71) Физико-технический институт низких температур AH УССР (53) 621, 57. 012, 4 (088. 8) . (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 547600, кл. F 25 В 9/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

М 901761, кл. F 25 В 9/00, 1980. (54)(57) ГАЗОВАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА, содержащая источник сжатого газа, к которому посредством трубопровода подключены регенератор, теплообменннк и цилиндр с газовым вытеснителем, сообщенный линиями связи с теплообменником, размещенным вокруг указанного трубопровода, и непосредственно с этим трубопроводом, о т л и ч а ющ а я с,я тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, цилиндр в средней части дополнительно сообщен с трубопроводом с помощью линии, имеющей на входе гидросопротивление, а на выходе нагнетательный клапан, причем на линии связи цилиндра непосредственно с трубопроводом дополнительно установлен всасывающий клапан.

1089366

Изобретение относится к холодильной технике, в частности,к криогенной технике, где необходимо получить низкие температуры путем расширения сжатого газа, и может быть использовано для охлаждения различных электронных н радиотехнических устройств.

Известна газовая холодильная машина, содержащая цилиндр, клапаны пуска и выпуска rasа, регенератор и теплообменник нагрузки, к которой к цилиндру через регулируемое гидросопротивление подключена емкость. а влинии связи цилиндра с клапанами также установлено регулируемое гидросоп- )5 ротивление f! 3 .

Недостатком этой машищ4 является кратковременность ресурса работы.

Известна также газовая холодильная машина, содержащая источник сжатого газа, к которому посредством трубопровода подключены регенератор, теплообменник и цилиндр с газовым вытеснителем, сообщенный линиями связи с теплообменником, размещенным вокруг указанного трубопровода,и непосредственно с этим трубопроводом 123.

Недостатками указанной машины являются невысокая термодиначическая ,эффективность и кратковременность ре-30 .сурса работы.

Термодинамическая эффективность понижена из-за расширения газового вытеснителя, которое происходит в боль-

35 шом объеме цилиндра от середины, имеющей наиболее высокую температуру рабочего тела в конце процесса сжатия, к краям, имеющим на тепловом конце температуру окружающей среды и на хо-, лодном конце — температуру криостатиро вания. В конце процесса расширения рабочее тело имеет в тепловой части цилиндра температуру окружающей средЫ, а в нижней части (холодной) — 45 температуру криостатирования, т.е. ра" бочее тело циркулирует в рабочем объеме. Машина отличается и кратковременным ресурсом работы иэ-эа наличия источника газа с ограниченным запа50 сом.

Цепь .изобретения — повышение термодинамической эффективности.

Поставленная цель достигается тем, что в газовой холодильной машине, содержащей источник сжатого газа, к

5 которому посредством трубопровода подключены регенератор, теплообменник и цилиндр с газовым вытеснителем, сообщенный линиями связи с теплообменником, размещенным вокруг укаэанного трубопровода, и непосредственно с этим трубопроводом, причем цилиндр в средней части дополнительно сообщен с трубопроводом с помощью линии, имеющей на входе гидросопротивление, а на выходе нагнета-, тельный клапан, причем на линии связи цилиндра непосредственно с трубопроводом дополнительно установлен всасывающий клапан.

На чертеже изображена газовая холодильная машина (ГХМ).

ГХИ содержит источник сжатого газа, выполненный в виде бесклапанного компрессора 1, подключенного трубонроводом 2 к блоку 3 охлаждения, герметично закрытым колпаком 4 и содержащим емкость 5 с теплообменником 6 и холодильником 7, регенератор 8> теплообменник 9 нагрузки, цилиндр 10, в котором находится газовый вытеснитель, представляющий собой заштрихованный для наглядности объем Vg. Вытеснитель делит объем цилиндра на две части;нижнюю !теплую ) 7. и верхнюю (холодную! - ltd.

Цилиндр 10 тепловой части V имеет две линии связи, одна иэ которых подключена к емкости 5 и содержит регулируемое гидросопротивление II другая подключена к верхней части трубопровода 2 и содержит регулируемое гидросопротнвление 12 и нагнетательный клапан 13. Цилиндр 10 содержит линию связи с трубопроводом 2, в одном конце которой, подключенной к средней части цилиндра 10 установф лено регулируемое гидравлическое сопротивление 14, а в другом конце,, подключенном к нижней части трубопровода 2, установлен всасывающий клапан 15, Бесклапанный компрессор 1 содержит два поршня 16, осуществляющих возвратно-поступательное движение от роторов !7 двух асинхронных коротко-. эамкиутых электродвигателей )8.

ГХИ работает следующим образом. .Впуск газа в блок 3 охлаждения осуществляется по трубопроводу 2 при движении поршней 16 бесклапанного компрессора 1 в верхней мертвой точке при температуре окружающей среды.

Газ в .цилиндр 10 поступает двумя путямн: один из них более интенсивный идет из верхней части трубопровода 2 через гидросопротивление )2 и нагнетательный клапан 13 в теплую часть! 089366

ВНИИПИ Заказ 2912/35

Тираж 514 Подписное филиал IIIII) вПатептм г.Якгород» уа Проектная, 4

3 м цилиндра V при температуре окружающей среды, при этом часть газа из теплой части цилиндра Ч перетекает через гидросопротивленйе 11 в емкость 5, второй — в холодную часть цилиндра V)) 5 при температуре охлаждаемого объекта через регенератор 8 и теплообменник нагрузки 9. Газ, поступа1ощий в цилиндр 10 с обеих сторон, сжимает га- " зовый вытеснитель V0. Наполнение га-)О зом теплообмениых апйаратов,блока охлаждения 3, кроме емкости 5, прекращается s момент прихода поршней ком-. прессора 1 в верхнюю мертвую точку. Наполнение емкости 5 будет продолжать= 15 ся через гидросопротивление 11 еще некоторое время до выравнивания давления. При этом газовый вытеснитель перемещается в теплую часть цилиндра

Чр, объем холодной, части V увеличи- 20 вается. В это время давление и температура газа в теплообменных аппаратах блока 3 охлаждения имеют бопъшее значение за цикл, и газовый вытеснитель VS имеет наименьший объем. При 25 неравновесном адиабатном сжатии в цилиндре 10 температура его вдоль цилиндра будет неодинаковой и наибольшего значения достигнет на теплом конце газового вытеснителя U®. 30

На холодном конце цилиндра 10 У температура газа равна температуре охлаждаемого объекта, на теплом Чттемпературе окружающей среди. Тепло сжатия газа в емкости 5 отводится в холодильнике 7 в окружающую среду.

При движении поршней )6 бесклапаиного компрессора ) к нижним мертвым точкам гаэ отсасывается иэ теплооб- меиных аппаратов в блок 3 охлаждении,®

Газ as цилиндра 10 истекает двумя путяьаю : один иэ них более интенсивный идет иэ более горячей части газового вытеснителя Ч через гидросопротивление 14 и всасывающий клапан 15 в нижнюю часть трубопровода

2, второй — из холодной части цилиид.. ра Ч,через теплообменник нагрузки 9 и регенератор 8 в трубопровод 2, проходящий через теплообменник 6, раС50 положенный в емкости 5,. При этом из цилиндра 10 истекает наиболее нагре"тая часть газа, и наибольшему неравновесному адиабатному расширению

4 :.г . подвергается газ,имеющий пониженную ! температуру, в результате чего в конice процесса расширения газ в цилиндре 10 будет иметь более низкую температуру. Более низкую температуру будет иметь и газ в теплообменнике 9 нагрузки и регенераторе 8., При подходе поршней 16 бесклапанного компрессора 1 к нижним мертвым точкам давление в цилиндре )0 становится ниже, чем в емкостй"5; и газ,истекая из емкости 5, перемещает гавовы9 вытеснитель Чвв холодную часть цилиндра )0.

Гаэ, имеющий на холодной стороне цилиндра 10 температуру ниже тем-: пературы охлаждаемого объекта, истекая из холодной части V отбирает ( теплб от охлаждаемого объекта в, теплообменнике 9 нагрузки, уходит через регенератор 8 по трубопроводу 2 в бесклапанный компрессор 1. .Проходя по трубопроводу 2, он дополнительно охлаждает теплообмен ник 6, через который газ,перетекая из емкости 5 через гидросопротивление )1 в теплую часть, цилиндра V понижает температуру в последнем, а следовательно, и температуру га-,,зового вытеснителя V®, Истечение газа из теплоабменвых аппаратов блока 3 охлаждения, кроме емкости 5, прекращается а.мрмент прихода поршней 16 бесклапаиного компрессора 1 в нижнвв мерт» вув точку. Истечение газа иэ емкости 5 будет продолжаться до выравнивания давления. Давление и температура газа в теплообменных аппаратах блока 3 охлаждения имеют наименьшие значения sa

:цикл, и газовый вытеснитель имеет

; наибольшие размеры. При движении поршней 16 бесклапанного компрессора. 1 в верхней мертвой точке начинается выталкивание газа в теплообменные аппараты блока 3 охлаждения

t и цикл повторяется.

Таким образом, эа счет сбрасывания иэ цилиндра части рабочего тела, об- . ,ладающей наиболее высокой тепловой энергией, достигается повышение термодинамической эффективности машины.