Охлаждающее устройство

Охлаждающее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

Союз Советскик

Социалистичесник

Республик (и,779760

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТРРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.07.78 (21) 2648956/23-06. с присоединением заявки Йо (23) ПриоритетОпубликовано 1511.80. бюллетень М 42

Дата опубликования описания 15. 11. 80 (5!)м. кл з

F 25 В 9/00

Государственный «омнтет

СССР но делам изобретений и от«рытий (53) УДК 621. 565. .83 (088.8) А, Д. Суслов,, В. Б. Полтараус и Д. Г. Гостев (72) Авторы изобретения

Московское. ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени высшее техйическое училище им. Н. Э. Баумана (7! ) Заявитель (54) ОХЛАЖДММЦЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к криогенной технике, а более конкретно каса. ется охлаждающего устройства в виде холодильной газовой машины. . Известйы охлаждающие устройства 5 содержащие газораспределительный узел, рабочий объем постоянной величины с теплообменником на горячем конце, клапан перед теплообменником на горячем конце f1).

Основным преимуществом этих устройств является простота конструкции.

Отсутствие движущихся элементов позволяет значительно повысить надежность и ресурс реальной конструкции. 15

Недостаток известных устройств ограничение достигаемой темперутуры.

В предельном случае минимальная температура газа на выходе из устройства определяется температурой адиа- 2() батического расширения хладагента.

Поэтому использование таких устройсть ограничено областью температур выше криогенных.

Этот недостаток устранен в извест- вз ном устройстве, содержащем соединенные последовательно газораспредели« тель, регенератор, теплообменник нагрузки, рабочий объвм постоянной величины и холодильник, соединенный 30 с горячим концом последнего через регулятор (2). . Недостатдк такого устройства — его небольшая термодинамическая эффективность из-за повьиаенного расхода газа. Повышенный расход газа обусловлен тем, что заполнение рабочего объема постоянной величины происходит охлажденным газом и с одной стороны.

Цель изобретения — повькаение термодинамической эффективности устройства.

Цель достигается тем, что газораспределитель соединен с горячим концом рабочего объема байпасной линией с дросселем. Байпасную линию с дродселем целесообразно выполнять в виде капиллярной трубки,а регулятор в виде калиброванного отверстия малого диаметра. На фиг.1 представлена схема данного устройства; на фиг.2 — инДикаторная диаграмма для холодной полости рабочего объема.

Устройство содержит соединенные послЕдовательно газораспределитель

1, регенератор 2, теплообменник 3, нагрузки, рабочий объем 4 постоянной величины и холодильник 5, соеди-; ненный с горячим концом б рабочего

- -г объема 4 через регулятор 7. Газорас пределитель 1 соединен с горячим концом 6 рабочего объема 4 байпасной линией 8 с дросселем, которая выполнена в виде капиллярнбй трубки. Регулятор 7 выполнен в виде калиброванного отверстия малого диаметра.

Индикаторная диаграмма, представленная на фиг.2.,:относится к холодной полоСти рабочего объема 4, которая образована стенками рабочего объема

4 и левой границей газового вытеснителя.

Газовым вытеснителем является порция газа в объеме 4, которая в про-. цессе работы охлаждающего устройства не покидает объем 4 постоянной 15 величины, а совершает возвратно-поступательное движение внутри последнего с одновременным изменением своer0 объема за счет сжимаемости газа °

Работает устройство следующим образом.

При открытом впускном канале газораспределителя 1 происходит заполнение сжатым газом рабочего объема 4 постоянной величины, причем заполнение происходит с двух сторон — через регенератор 2, теплообменник 3 нагрузки и через кайилляр 8.Давление s объеме 4 постоянной величины растет, следовательно объем газового вытеснителя уменьшается. Однако в процессе напол- 30 нения (фиг.2 точки а,б,в) левая граница газового вытеснителя первоначально перемещается влево (эа счет газа, вытекающего из теплообменника

5 - до выравнивания давлений в теп- 35 лообменнике 5 и объеме 4, а затем вправо (газ иэ теплой полости начинает перетекать в теплообменник 5) .

Уменьшение объема газового вытеснителя компенсируется натеканием газа 40 через капиллярную трубку 8. После. закрытия впускного канала газораспределителя 1 (при этом выпускной канал еще закрыт)в объеме 4 происходит расширение газа (фиг.2 точки в,г) .Левое сечение газового вытеснителя продол- 45 жает перемещаться вправо. Это обеспечивается перетеканием газа иэ теплой полости объема 4 постоянной величины в теплообменник 5, где отводится тепло сжатия газа -в теплой полости объе- 50 ма 4. Запаздывания изменения давления в теплообменнике 5 по сравнению с объемом 4 обусловлено выполнением, входа в теплообменник 5 в виде калибров 1нного отверстия малогО диаметра. 55

Пбсле открытия выпускного канала распределителя 1 происходит снижение давления (фиг.2 точки г,д) в объеме

4 постоянной величины, левая грани" ца газового вытеснителя перемещается влево (происходит увеличение объема газового вытеснителя). Далее происходит вытекание газа иэ теплообменника 5 в теплую полость объема 4, что приводит к перемещению газового вытеснителя влево (фиг.2 точки д-а).

Наличие капилляра 8 обеспечивает возврат левой границы газового вытеснителя в первоначальное положение (к моменту открытия впускного канала).

Описанный цикл осуществляется в охлаждающем устройстве, при отсутствии перемешивания порций газа в объеме 4. Выполнение входа в теплообменник 5 в виде калиброванного отверстия малого диаметра, а также задержка между периодами открытия каналов впуска и выпуска газораспределителя 1 позволяет осуществить в охлаждающем устройстве регенеративный цикл, подобный циклу теплового насоса Гиффорда-Мак-Магона.

Соединение горячего койца объема

4 с газораспределителем 1,капиллярной трубкой позволяет на 20-30% снизить расход газа через охлаждающее устройство по сравнению с известным устройством (так как компенсация снижаемости газового вытеснителя происходит теплым газом через капилляр, а на холодном — в известном устройстве — через регенератор 2).

Кроме того, изменяя размеры капиллярной трубки, изменяют индикаторную диаграмму холодной полости и тем самым увеличивают или уменьшают холодопроизводительность охлаждающего устройства.

Термодинамическая эффективность устройства повышается в 1,3-1,6 раза.

Формула изобретения

1. Охлаждающее устройство, содер-, жащее соединенные последовательно гаэораспределитель, регенератор,теплообменник нагрузки, рабочий объем постоянной величины и холодильник, соединенный с горячим концом последнего через регулятор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, газораспределитель соединен с горячим концом рабочего объема байпасной линией с дросселем.

2. Устройство по п.1 о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что байпасная линия с дросселем выполнена в виде капиллярной трубки, а регулятор — в виде калиброванного отверстия малого диаметра °

Источники информации принятые вО внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 527569, кл. F 25 В 9/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

М 623067, кл. F 24 В 9/00, 1977.

Составитель Ю. Килимник

Редактор И. Ковальчук Техред Н.Бабурка Корректор Н. Стец

Заказ 8004/54 Тира к 575 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г . Умгород, ул. Проектная, 4