SU1455176A1 - Магнитный рефрижератор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к криогенной технике и м.б. использовано дл  получени  сверхтекучего гели  и крио- статировани  объектов, наход щихс  при т-ре 2К. Цель изобретени  - повышение холодопроизводительности рефрижератора , В верхней части теплоизолированного корпуса 2 расположен рабочий элемент 1, обладающий магнито- калорическим эффектом. Элемент 1 расположен в корпусе 2 с образованием двух герметичных полостей 3 и 4, частично заполненных жидким гелием.

Description

1

Изобретение относитс  к криогенной технике и может быть использовано дл  полз чени  сверхтекучего гели  и криостатировани  объектов, наход щихс  при температуре ниже 2 К. 5

Целью изобретени   вл етс  повьше- ние холодопроизводительности за счет улучшени  теплообмена и уменьшени  времени вьфавнивани  температуры рабочего элемента.10

На фиг.1 представлена схема магнитного -рефрижератораJ на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - рабочий элемент с каналами цилиндрической и кольце- 5 вой формы; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.4; на фиг.6 - рабочий элемент с каналами конической формы; на фиг.7 - сечение Г-Г на фиг.6; на фиг.8 - каналы ступенчатой цилиндрической 20 формы. .

. Магнитный рефрижератор содержит рабочий элемент 1, установленный в верхней части теплоизолированного корпуса 2 с образованием двух полос тей 3 и 4, кажда  из которых частично заполнена жидким гелием.

Коаксиально корпусу 2 в области рабочего элемента 1 размещен сверхпровод щий (импульсный) магнит 5. ,30 В рабочем элементе 1 вьтолнены . нвг, сквозные каналы 6 со стороны верхнего и нижнего торцов. Причём каналы 6 выполнены так, чтобы выполн лось условие 2

.

, 25

где 1 - рассто ние от люьой точки

внутри тела рабочего элемента 1 до его ближайшей тепло- обменной поверхности; А - теплопроводность рабочего

. элемента 1;

Ср - удельна  теплоемкость рабочего элемента 1;

to - минимальное врем , необходимое дл  полного отвода выделившейс  при намагничивании теплоты или сн ти  полезной тепловой нагрузки при намагничивании .

Паразитный объем жидкого гели  в каналах 6 (при Т 4,2 К) охлаждает- с  при размагничивании и уменьшает общую холодопроизводительность. Дл  уменьшени  паразитного.объема со стороны верхнего торца рабочего элемента 1 каналы 6 могут быть заполнены гранулами 7, выполненными из того же материала, что и рабочий элемент 1. Внутрь каналов 6 может быть вставлена с зазором относительно дна канала 6 по крайней мере одна трубка 8 выполненна  из диэлектрического материала , с низкой теплопроводностью. Длина трубки 8 должна быть не меньше глубины канала 6.

Установка в каналах 6 трубки 8 с образованием контура естественной циркул ции интенсифицирует сн тие тепла при намагничивании за счет быстрой циркул ции жидкого гели , стекающего вниз по трубке 8, и паро Ч1

жидкостного гели , поднимающегос  вверх под действием подъемной силы, о бразующейс  из-за разности плотностей стекающего и поднимающегос  гели  ( вление пар-лифта).

Трубки делают из диэлектрического материала, чтобы при изменении магнитного пол  не наводились вихревые токи Фуко, которые привод т к нагреву трубок 8 и, следовательно, к уменьшению холодопроизводительности. Мала  теплопроводность трубак 8 необходима дл  теплоизол ции гели , наход щегос  в трубке от окружающих трубку 8 гранул 7.

Верхний торец рабочего элемента 1 омываетс  жидким гелием при Т 4,2 К.

Каналы 6 могут в общем случае иметь произвольную форму, т.е. цилиндрическую , коническую, кольцевую и т.д.. ,

Рефрижератор работает следующим образом.

При запитке . током сверхпровод щего магнита 5 рабочий элемент 1 нагреваетс , вьщелившеес  тепло уноситс  за счет кипени  жидкого гели  при температур е 4,2 К на верхней поверхности рабочего -элемента 1. Затем происходит резкий вывод тока из магнита 5, температура рабочего элемента 1 падает до 0,6-0,8 К, пары гели  внутри полости 4 конденсируютс  на нижней поверхности, рабочего элемента 1 и стекают вниз. Затем цикл повтор етс .

Наличие каналов 6 позвол ет увеличить поверхность контакта рабочего элемента 1 и гели  при кипении и конденсации и увеличить температурный градиент между теплоотдающей поверхностью и любой точкой внутри рабочего элемента, что позвол ет уменьшить

35176-I

врем  теплопередачи и увеличить мощность установки.

Фор.мула изобретени 

Claims (6)

1.Магнитный рефрижератор, содержащий теплоизолированньй корпус, в верхней части которого расположен ра10 бочий элемент, обладающий магнитока- лорическим эффектом, с образованием двух герметичных полостей, частично заполненных жидким гелием, и сверхпровод щий магнит, размещенный коак15 сиально корпусу в зоне рабочего элемента , отличающийс  тем, что, с целью повьппени  холодопроизводительности за счет улучшени  тепло обмена и уменьшени  времени выравни20 вани  температуры рабочего элемента, в последнем выполнены несквозные каналы со стороны по крайней мере одного из его торцов.

2.Рефрижератор по п.1, о т л и - 25 чающийс  тем, что каналы

выполнены кольцевыми.

3.Рефрижератор по п.1, отличающийс  тем, что каналы выполнены цилиндрическими.

30 Рефрижератор по пп.1 и 2, о т личающийс  тем, что каналы расположены концентрично друг другу.

5.Рефрижератор по п.1, о т ли - чающийс  тем, что каналы за полнены гранулами, выполненными из того же материала, что и рабочий элемент .

6.Рефрижератор по п.1, отличающийс  тем, что по крайней

один канал снабжен по крайней мере одной трубкой, выполненной из диэлектрического материала с низкой теплопроводностью, установленной .с зазором относительно дна канала и

g имеющей длину, большую, чем глубина последнего.

ьм

Фиг.6

6-Б

Фиг.7

Фиг.