Устройство для охлаждения объектов

Устройство для охлаждения объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<н947590 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 111179 (21)2838090/23-.26 (51)M Кл з

F 25 D 3/10 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300782. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 300782 (53) УДК 621 ° 565 . 4 (088. 8) И.М. Абуев, М.Л. Вулис, Н.Ф. Готвя и И.С. Шевченко (72) Авторы изобретения

Особое конструкторское бюро Р 1 Го исследовательского энергетического им. Г.M. Кржижановского (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ термостатирования камеры объекта теплосодержание жидкого хладагента (2) .

Недостатком этого устройства является то, что не используется теплосодержание хладагента в диапазоне гемператур ниже температуры объекта, д для подогрева хладагента до за-. данной температуры расходуется энергия в нагревателе. Кроме того, зависимость температуры на входе в камеру объекта от расхода хладагента вызывает необходимость поддерживать температуру объекта при изменении тепловой нагрузки в объекте регулированием и расхода тепловой энергии в нагревателе.

Эти недостатки снижают эффективность и усложняют систему регулиро- .

20 вания устройства.

Цель изобретения — снижение энергозатрат и расхода хладагента и стабилизация температур объекта охлаждения в заданном диапазоне. указанная цель достигается в устройстве для охлаждения объектов, содержащем соединенные последовательно еьпсость с хладагентом, кладопровод с нагревателем, камеру для

З() .объекта охлаждения.с каналом для

Изобретение относится к криогенной технике и предназначено для охлаждения объектов в заданном дианазоне температур с использованием ниэкотемпературного хладагента.

Известно устройство, содержащее теплоизолированную емкость с жидким хладагентом, хладопровод, держатель объекта охлаждения и нагреватель, .подключенный к системе автоматического регулирования температуры. Температура объекта устанавливается нагревателем, а поддерживается системой автоматического регулирования (1) .

Недостатком этого устройства яв. ляется то, что в нем из-за применения хладопровода в виде стержня используется только теплота испарения хладагента, а для настройки эатрачива.ется энергия в нагревателе.

Это снижает эффективность устройства. Кроме того, для работы устройства требуется внешняя система автомаТического регулирования.

Известно устройство, -содержащее емкость с хладагентом, хладопровод с нагревателем, камеру объекта сослаждения с каналом для хладоносителя, позволяющее испольэовать для кий,. - .И . В, Рыбин

И, дарййфенного научно947590 хладагента, камера для охлаждения объекта снабжена дополнительными каналами хладагента, последний из которых соединен с атмосферой, а нагреватель выполняется н ниде рекуперативного прямоточного теплообменника, 5 входы и выходы каналов которого соединены соответственно с выходами и входами каналов камеры охлаждения объекта. При этом количестно каналов рекуперативного прямоточного тепло- 10 обменника определяется соотношением

ae(7o-Yv.)

И"- +>

zq, (T>- т„)

15 где Ьф(— изменение удельного теплосодержания хладагента при увеличении температуры от исходной температуры хладагента до его температуры на входе н камеру объекта охлаждения То

pq,(Т Т 1- изменение удельного теплосодержания хлад- 5 агента при уменьшении

его температуры от температуры на выходе из камеры объекта охлаждения Тя до темпера- 30 туры То

Кроме того, на выходе из первого канала камеры охлаждения объекта установлен терморегулирующий вентиль, чтр позноляет стабилизировать температ уру, На чертеже изображена схема устройства для охлаждения объекта.

Устройство содержит теплоизолиронанную емкость 3. с хладагентом, подключенную к нагрев."телю, выполненному в виде прямоточного рекуперативного теплообменника 2, содер жащего каналы для хладагента 3, сое диненные последовательно через кана лы 4 камеры 5 охлаждаемого объекта» так, что образуются контуры циркуляции хладагента между теплообменником

2 и камерой 5. Последний канал 4 сообщен через патрубок б с атмосферой. Кроме того, каждый канал 4 50 на выходе соединен с патрубком б трубопроводами 7, снабженными вентилями 8. На выходе из первого канала

4 камеры 5 установлен терморегулирую щий вентиль 9, настроенный на задан- .55 ную температуру.

Устройство работает следующим образом.

Хладагент из емкости 1 подается любым известным способом н тепло" Я) обменник 2 по каналу 3, где подогревается до температуры, необходимой для объекта охлаждения и поступает

s канал 4 камеры 5 объекта, где

-uarpeeaeTcR, полдержиная температуру объекта и снимая теплопритоки в камере, Затем хладагент поступает н каналы 3 теплообменника 2, охлаж- . дается до температуры, необходимой ддя объекта охлаждения, и подается вновь в каналы 4 камеры 5 объекта.

Цикл повторяется многократно в зависимости от количества каналов 4..

Количество каналов 4 определяется термодинамическими свойствами хладагента и уровнем характерных температур устройства: температурой Т< хладагента н емкости 1, температурой хладагента на входе То и выходе Т > из камеры 5 объекта.

И наоборот, температура хладагента на входе н камеру объекта охлаждения То однозначно определяется количеством включенных н циркуляцию хладагента каналов теплообменника 2 при заданных свойствах хладагента и температуре хладагента Т и Г>, что следует из теплового баланса теплообменника 2.

В данном УстРойстве для его перенастройки путем изменения количества рабочих каналов 4 предназначены трубопроводы,7. Открывая вентиль 8, можно направлять в выбросной патрубок б поток после любого канала 4 камеры 5, выключая тем самым любое количество каналов 3. и, следовательно, меняя температуруТо на,выходе из теплообменника 2.

Независимость температуры на выходе из теплообменника 2 от расхода хладагента упрощает систему автоматического поддержания температуры в камере объекта. Для этого достаточно установленный на выходе из первого канала 4 камеры 5 терморегулирующий вентиль 9 настроить на температуру

Т8, например, выбранную близкой

300 К из соображений полного исполь" зования теплосодержания хладагента.

При попытке понижения температуры хладагента терморегулирующий нентиль будет уменьшать расход, при повышении увеличивать. При этом на вход в камеру 5 поступают потоки со стабилизированной температурой То даже при изменении тепловой нагрузки в камере 5.

Применение предлагаемого устройства позволяет снизить расход хладагента, в некоторых случаях весьма дорогого и тепловой энергии для стабилизации температуры объекта охлаждения, а,сам процесс стабилизации значительно упрощается, что также снижает стоимость предлагаемого устройства и увеличивает надежность его работы, Формула изобретения

1. Устройство для охлаждения объектов, содержащее соединенные

947590!

20 последовательно емкость с хладагентом, хладопровод с нагревателем, камеру для объекта охлаждения с каналом для.хладагента, о т л и ч а ющ е е с я тем, что,.с целью снижения анергозатрат и расхода хладагента, камера для охлаждения объекта снабжена дополнительными каналами хладагента, последний из которых соединен с атмосферой, нагреватель выполнен в виде рекуперативного прямоточного теплообменника, входы и выходы каналов которого соединены соответственно с выходами и входами каналов камеры охлаждения объекта.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью стабилизации температуры входа хладагента в камеру охлаждения объекта, количество каналов рекуперативного прямоточного теплообменника определяют соотношением

С %(То- к)

aq(Tâ о> где ф, - изменение удельного

1 о-!нб теплосодержания хладагента при увеличении температуры от исходной температуры хладагента Т до его температуры на входе в камеру для объекта охлаждения о g

1 с к — изменение удельного л в-т„) теплосодержания хладагента при уменьшении его температуры от температуры на выходе из камеры для объекта охлаждения Т до тем пературы То .

3, Устройство по п. 1, о т zi Hчаюшеес я тем, что, сцелью стабилизации температуры хладагента оно снабжено терморегулирующим вентилем, установленным на выходе первого канала камеры охлаждения объекта, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 597902, кл, F 25 D 3/10 197б.

2. Справочник по физико-техническим основам криогейики под редакцией

М.II. Малкова.!M., Энергия, 1973, фиг ° 16-7., ВНИИПИ Заказ 560б/59

Тираж 543 Подписное

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