SU1196627A1 - Каскадный охладитель - Google Patents

Abstract

КАСКАДНЫЙ ОХЛАДИТЕЛЬ, содержащий низко- и высокотемпературные каскады, имеющие тепловой контакт с герметичной камерой, заполненной плав щимс  теплоаккумулирующнм веществом, причем низкотемпературный каскад выполнен в виде термоэлектрической батареи, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности поддержани  заданного температурного режима путем обеспечени  пропорционального регулировани  холодопроизводительности высокотемпературного каскада, охладитель дополнительно содержит блок управлени  и датчик льдообразовани , выполненный в виде двух электродов, установленных внутри камеры на ее противоположных стенках и имеющих длину, равную высоте этих стенок, а высокотемпературный каскад выполнен в виде испарител  с электромагнитным вентилем на входе, электрически соединенным через блок управлени  с электродами датчика льдообразовани .g (Л о Од to

Description

Изобретение относитс  к холодильной технике, а именно к устройствам комбинированных испарительно-термоэлектрических систем термостатировани  в диапазоне от О до -100°С преимущественно объектов с нестационарным во времени тепловыделением .

Цель изобретени  - повышение точности поддержани  заданного температурного режима путем обеспечени  пропорционального регулировани  холодопроизводительности высокотемпературного каскада.

На чертеже представлена принципиальна  схема предлагаемого каскадного охладител .

Низкотемпературный каскад охладител  представл ет собой термоэлектрическую батарею 1, холодные спаи которой контактируют с объектом охлаждени , а гор чие - через диэлектрический теплопереход 2 с теплоаккумулирующим веществом 3, размещенным в герметичной теплоизолированной камере 4, снабженной компенсатором объемного расширени .

Высокотемпературный каскад охладител  представл ет собой холодильную машину , включающую компрессор 5, конденсатор 6, дроссельный вентиль 7, соленоидный вентиль 8, регулирующий подачу хладагента в испаритель 9. Испаритель размещен на противоположной термобатарее стенке камеры 4 и через диэлектрический теплопереход 10 контактирует с теплоаккумулирующим веществом. Конструктивное выполнение испарител  может быть различным, например в виде металлической плиты с каналами дл  прохода хладагента. На двух противолежащих боковых стенках камеры между испарителем и термобатареей размещены электроды 11, непосредственно контактирующие с теплоаккумулирующим веществом по всей высоте камеры. Электроды включены в схему управлени  холодильной мащины, в частности подключены к входу блока 12 управлени  током обмотки соленоидного вентил  8.

Каскадный охладитель работает следующим образом.

При фоновом уровне тепловой нагрузки или в режик ее ожидани  тепло отводитс  от объекта термобатареей 1 и передаетс  через теплоаккумулирующее вещество 3 хладагенту, кип щему в испарителе 9. Вещество при этом находитс , в основном, в твердой фазе, только у поверхности теплоперехода 2 находитс  тонкий слой жидкости . При термостатировании объекта в диапаJ зоне от -10 до -30°С наиболее удобно использовать в качестве теплоаккумулирующего вещества плав щийс  лед с высокой удельной теплотой плавлени .

Дл  стабильной работы охладител , т.е. дл  обеспечени  заданного температурного режима объекта необходимо поддерживать границу раздела фаз лед - вода на определенном уровне. Это, в свою очередь, достигаетс  регулированием холодопроизводительности холодильной машины по сигналу датчика льдообразовани . Электрический ток, протекающий между электродами 11 датчика, зависит от толщины сло  воды, т.е. от положени  границы раздела фаз. Поскольку электропроводность льда в 500 раз хуже, чем воды, его можно считать диэлектриком. Наличие диэлектрических теплопереходов и покрыти  свободных внутренних стенок камеры исключает щунтирование тока по стенкам.

При импульсном или плавном увеличении

5 тепловыделени  объекта соответствующим образом увеличивают ток термобатареи, а значит, возрастает и выделение теплоты на ее гор чих спа х.

Всплеск теплового потока в первую очередь воспринимает теплоаккумулирующее

0 вещество 3, и начинаетс  его подтайка. Температуру гор чих спаев термобатареи можно считать стабильной, пока идет процесс плавлени . За это врем  необходимо увеличить холодопроизводительность холодильной машины до значени , превышающего новый уровень выдел емой термобатареей мощности, причем так, чтобы временный ее избыток привел к восстановлению прежнего уровн  раздела фаз. При подтайке льда сопротивление в цепи электродов 11

0 падает и ток управлени  возрастает, соответственно мен етс  выходной ток блока 12 управлени , вызывающий дополнительное приоткрывание вентил  8 и увеличение поступлени  хладагента в испаритель 9.

В итоге система восстанавливает первоначальное положение. При уменьшении тепловой нагрузки холодопроизводительность холодильной мащины соответственно снижаетс .

Claims (1)

1. КАСКАДНЫЙ ОХЛАДИТЕЛЬ, содержащий низко- и высокотемпературные каскады, имеющие тёпловой контакт с герметичной камерой, заполненной плавящимся теплоаккумулирующим веществом, причем низкотемпературный каскад выполнен в виде термоэлектрической батареи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности поддержания заданного температурного режима путем обеспечения пропорционального регулирования холодопроизводительности высокотемпературного каскада, охладитель дополнительно содержит блок управления и датчик льдообразования, выполненный в виде двух электродов, установленных внутри камеры на ее противоположных стенках и имеющих длину, равную высоте этих стенок, а высокотемпературный каскад выполнен в виде испарителя с электромагнитным вентилем на входе, электрически соединенным через блок управления с электродами датчика льдообразования. g

   Η 96627