Криогенератор

Криогенератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ио4 Р 25 В 9/00

) с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф а

° °

° а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3800466/23-06 (22) 12.10.84 (46) 15.04.86. Бюл. ¹ 14 (71) Физико-технический институт низких температур АН УССР (72) В.Н. Замошников и Б.Н. МуринецИаркевич (53) 621.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 798434, кл. Р 25 В 9/00, 1979.

„„SU„„1224514 A (54) (57) КРИОГЕНЕРАТОР, содержащий цилиндр, разделенный вытеснителем на теплую и холодную полости, основ:ной и дополнительный холодильники, регенератор и теплообменник нагрузки, отличающийся -тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, теплообменник и дополнительный холодильник внутри снабжены ребрами из пористого материала, образующими глухие щели, направленные вдоль потока рабочего тела.

1224514 3

Изобретение отноЬится к криогенной технике.

Цель изобретения — повышение термодинамической эффективности.

На фиг. 1 изображена схема криогенератора Пеффорда — Мак-Магона; на фиг. 2 — дополнительный холодильник, продольный (А-А) и поперечный (Б-Б) разрезы; на фиг. 3 — теплооб-, . менник полезной нагрузки, продольный (В-В) и поперечный (F ) разрезы; на фиг. 4 — графики изменения температуры рабочего тела по длине зазора между цилиндром и вытеснителем (сплошные линии — в предлагаемом криогенераторе, штриховые — в известном).

Криогенератор содержит цилиндр 1 с холодильником 2, вытеснитель 3, соединенный с приводом 4, дополнительный холодильник 5, газовая по-. лость которого сообщена с зазором 6 между цилиндром 1 и вытеснителем 3, теплообменник 7 полезной нагрузки, регенаратор 8 с насадкой 9, впускной

10 и выпускной 11 клапаны. Вытеснитель 3 делит полость цилиндра 1 гз горячую полость 12 и холодную полость

13 с "мертвым" объемом 14.

Дополнительный холодильник 5 (фиг ° 2) состоит из корпуса 15, водяной рубашки 16 и пористых ребер 17 из "eплопроводного материала в виде спеченных сферических тел, например из нержавеющей стали или бронзы, образующих радиально направленные (вдоль потока рабочего тела) чередующиеся глухие цели 18 и 19. Ребра соединены, например, мягким припоем с корпусом 15.

Теплообменник 7 полезной нагруэ" ки (фиг. 3) состоит из корпуса 20 и пористых ребер 21 из теплопроводного пористого материала, образующих чередующиеся глухие щели 22 и 23, направленные вдоль потока рабочего тела., Ребра соединены, например, мягким припоем с корпусом 17.

Криогенератор работает следующим образом.

После открытия впускного клапана

10 рабочее тело заполняет горяную полость 12 и регенаратор 8, в котором рабочее тело охлаждается, и заполняет далее теплообменник 7, 15

2S

3S

"мертвый" объем 14, зазор 6 и дополнительный холодильник 5. Осуществляется впуск. Температура рабочего тела в горячей полости 12 в результате сжатия увеличивается.

Температура рабочегv тела в регенераторе 8 остается почти постоянной за счет отвода тепла насадкой 9, а в теплообменнике 7 и в "мертвом" объеме 14 увеличивается в результате сжатия.

Затем при открытом впускном клапане 10 вытеснитель 3 движется вверх. и рабочее тело переталкивается через регенератор 8 в холодную полость 13.

При этом через впускной клапан 10 поступает дополнительное количество рабочего тела, температура которого равна температуре окружающей среды.

Когда вытеснитель 3 достигает ВМТ, то закрывается впускной клапан 10.

Происходит почти мгновенное опорожнение — выхлоп. Процесс выхлопа сопровождается понижением температуры.

При открытом выпускном клапане 11 вытеснитель 3 движется вниз и рабочее тело выталкивается из холодной полости 13. Выходящий поток в процессе выхлопа и выталкивания сни-. мает в теплообменнике полезной нагрузки 7 увеличенную по сравнению с прототипом тепловую нагрузку. Когда вытеснитель 3 достигает НМТ, то закрывается выпускной клапан 11 и цикл повторяется.

Во время работы криогенератора поток рабочего тела проходит через поры ребер 21 теплообменника 7 и поры ребер 17 дополнительного холодильника 5. В процессе прохода через поры ребер рабочее тело разделяется на мелкие струйки и интенсивно обменивается теплом (холодом) с оребрением, соприкасаясь с развитой поверхностью пористого материала, который передает корпусам .20 и 15 полученное тепло (холод) эа счет теплопроводности. Интенсивность теплообмена в пористом оребрении равняется интенсивности теплообмена в сетчатой.насадке 9 регенератора 8, а гидравлические потери ввиде малого пути фильтрации значительно меньше, чем в регенераторе.

1224514

Р-Р д-л

Г-Г

1У фМКЯ

r.,ê

Tie

Тцв е7 ф «7ж

Юс«Тир

4М4