NO115949B - - Google Patents

Description

Kjølemaskin med et rom med lavere temperatur og et rom med høyere temperatur.

Oppfinnelsen vedrører en kjølemaskin som er forsynt med et rom med lavere temperatur og et rom med høyere temperatur, hvilke rom står i åpen forbindelse med hverandre gjennom en fryser med en temperatur ved normal drift av kjølemaskinen på lavere enn 40° C, fortrinnsvis lavere enn ~ 60° C, en av trådmateriale bestående regenerator og en kjøler, idet volumene av disse rom kan forandres ved hjelp av minst ett stempelformig legeme, og en gass som alltid befinner seg i samme aggregattilstand og som gjennomløper et lukket, termodynamisk kretsløp i maskinen. En slik kjølemaskin benevnes ofte en i henhold til det omvendte varmgasstempelmo-torprinsipp arbeidende kjølemaskin, mens også ofte betegnelsen «koldgasskjølema-skin» anvendes. Som bekjent kan disse kjø-lemaskiner utføres på forskjellige måter, f. eks. som en fortrengermaskin en dob-beltvirkende maskin, en maskin hvis sylin-dre danner en vinkel med hverandre, eller som en maskin hvis arbeidsrom er kom-binert med arbeidsrommet i en varmgas-stempelmotor.

Den gass som i kjølemaskinen utfører

et lukket, termodynamisk kretsløp kan velges under hensyntagen til de krav som stil-les til koldgasskjølemaskinen. Hvis kjøle-maskinen er bestemt til å levere kulde ved

-h- 140° C eller høyere, så foretrekkes ofte luft, men hvis kjølemaskinen er bestemt til å yte en kuldeeffekt med meget lave temperatur, f. eks. ved 200° C, så kan luft (eller kvelstoff eller surstoff) for det meste ikke lenger anvendes. I dette tilfelle anven-

des for det meste andre gasser, f. eks. vannstoff eller helium.

Opfinneren har beregnet, konstruert og målt forskjellige koldgasskjølemaskiner for ytelse av en kuldeproduksjon ved en bestemt temperatur, og det har på overras-kende måte vist seg at ved alle disse maskiner måtte hastigheten av gassen i regeneratoren velges mellom bestemte grenser.

Hvis gasshastigheten ble valgt lavere enn de nedenfor angitte verdier, så var rik-tignok strømningstapene av gassen i regeneratoren små, men det viste seg dessuten at kjølemaskinens spesifikke effekt ble for sterkt forminsket.

Hvis derimot gasshastigheten ble valgt større, så sank også den spesifikke effekt fordi strømningstapene ble for høye.

Et trekk ved kjølemaskinen i henhold til oppfinnelsen består i at ved normal drift av maskinen gjelder for den midlere gasshastighet i regeneratoren følgende forhold:

og

v = den midlere gasshastighet i det

tomme regeneratorrom i cm/sek,

Ck = lydhastigheten i gassen ved temperaturen av rommet med den høyere temperatur i cm/sek.,

n = kjølemaskinens omdreiningstall

pr. sek.,

dh = den hydrauliske diameter av re-generatorens trådmateriale i cm, idet

C, er minst 0,5 og høyst 1,5, fortrins-vis minst 0,75 og høyst 1,20.

De her angitte størrelser må uttrykkes 1 sammenhørende enheter.

Med den hydrauliske diameter av re-generatorens trådmateriale forståes her kvosienten av det firedobbelte av overfla-ten av et tverrsnitt av tråden vinkelrett på dennes lengderetning og av dette tverr-snitts omkrets. V.idere skal med trådmaterial forståes såvel material med et praktisk rundt tverrsnitt og også båndformig material. Regeneratoren av trådmaterial kan være fremstilt på forskjellige måter. Det er f. eks. mulig å gi trådmaterialet en sikk-sakkform og oppvikle det spoleformig. Fyllmassen kan videre ha en ujevn, kruset struktur eller en filtaktig struktur.

Med den midlere hastighet i regeneratoren skal her forståes den gassmengde som passerer et plan i midten mellom re-generatorendeflatene, delt ved tverrsnittet av det tomme regeneratorrom på dette sted. Da kjølerens temperatur ved forekjel-lige maskiner ofte er hovedsakelig den samme, kan man i mange tilfelle for Ck anta følgende verdier: Vannstoff = 1,33.10* cm/sek. Helium = 1,010.10* cm/sek. og Luft =0,345.105 cm/sek. Alle verdier målt ved 25° C.

Et eksempel på oppfinnelsens utførelse er beskrevet i det følgende under henvis-ning til tegningen.

Figuren viser en koldgasskjølemaskin av fortrengertypen. Denne maskin innehol-der en sylinder 1, i hvilken en fortrenger 2 og et stempel 3 beveger seg opp og ned med nesten konstant faseforskjell. I dette øyemed er fortrengeren ved hjelp av et drivstangsystem 4 koblet med en veiv på en veivaksel 5, mens stemplet 3 ved hjelp av et drivstangsystem 6 er koblet med vei-ver på samme drivaksel 5. Rommet 7 over fortrengeren 2 er rommet med lavere temperatur. Dette rom er gjennom en fryser 8, en regenerator 9 og en kjøler 10 forbundet med et rom 11 som er rommet med høyere temperatur, og som påvirkes såvel av fortrengeren som av stemplet. Kjølemaski-nen drives av en elektromotor 12.

Kjølemaskinens arbeidsrom dannes av rommene 7 og 11 og kanalene i fryseren, regeneratoren og kjøleren med tilhørende forbindelseskanaler. I dette arbeidsrom ut-fører en gass som alltid befinner seg i samme aggregattilstand, et termodynamisk kretsløp, idet den hovedsakelig ek-spanderer i rommet 7 og komprimeres i rommet 11.

Regeneratoren 9 har en kold endeflate 13 og en varm endeflate 14. I midten mel-

lom disse endeflater kan der antas et plan

.15, og i dette plan må den midlere hastighet som ville opptre i det tomme regeneratorrom, d.v.s. i rommet uten fyllmassen, ligge innenfor bestemte grenser. For denne midlere hastighet gjelder V/Ck = C,No.4i, idet N = ndh/Ck. Størrelsene må uttrykkes i sammenhørende enheter, f. eks. i cm og sekunder eller f. eks. i tommer og sekunder. Hvis gassen i kjølemaskinen er vannstoff og kjølerens temperatur er 25° C, så er Ck = 1,33.10"' cm/sek. Maskinens omdreiningstall n er i dette eksempel 25 om-dreininger pr. sekund. Regeneratoren består av trådmaterial med en hydraulisk diameter dh = 2,10-<»> cm, N = 25.2.10-3 /1.33.105 = 3,76.10-7, altså N".4i = 2,32.10-3. Hastigheten v må altså i henhold til oppfinnelsen være større enn 0,5.1,33.10-5. 2,32.10-3 = 154 cm/sek. og maksimum 1,5.1,33.105 . 2,32.10-s = 463 cm/sek. Fortrinnsvis er v minst 0,75 CkN<'.4i = 231 cm/sek og høyst 1,20 CkN" 4i = 372 cm/sek.

Hvis kjølemaskinen er fylt med luft eller helium så må i formelen vedkom-mende verdier av Ck utfylles.

Claims (1)

1. Kjølemaskin med et rom med lavere temperatur og et rom med høyere temperatur, hvilke rom står i åpen forbindelse med hverandre gjennom en fryser med en temperatur ved normal drift av kjølema-skinen på lavere enn 40° C, fortrinnsvis lavere enn 60° C, en av trådmaterial bestående regenerator og en kjøler, mens volumene av disse rom kan forandres ved hjelp av minst ett stempelformig legeme, og hvor en gass med uforanderlig kjemisk sammensetning i maskinen sirkulerer i et lukket, termodynamisk kretsløp, karakterisert ved at ved normal drift av kjølema-skinen gjelder for den midlere hastighet i regeneratoren følgende formel:

   v/Ck<=> C,N0.41, idet N= ndh/Ck og v = den midlere gasshastighet i det tomme regeneratorrom i cm/sek, Ck = lydhastigheten i gassen i cm/sek. ved temperaturen av rommet med den høyere temperatur, n = kjølemaskinens omdreiningstall pr. sek., dh = den hydrauliske diameter av regene-ratorens trådmateriale i cm, idet C1 er minst 0,5 og høyst 1,5, fortrinnsvis minst 0,75 og høyst 1,20.