SU1741109A1 - Способ регулировани и стабилизации температуры в рабочем объеме с криогенной средой и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике автоматического регулировани , может использоватьс  в экспериментальной физике и испытательной технике. Целью изобретени   вл етс  расширение области применени , повышение точности и экономичности способа регулировани  и стабилизации температуры в рабочем объеме с криогенной средой и устройства дл  его реализации Способ включает нагрев криогенной среды и регулирование теплопереноса между газовой и жидкой фазами этой среды путем изменени  уровн  раздела этих фаз, причем нагрев осуществл ют до полного вытеснени  жидкой фазы из рабочего объема в термоизолированный лабиринтный канал, причем уровень раздела газовой и жидкой фаз измен ют в пределах лабиринтного канала, и дополнительно выравнивают температуру газовой фазы в рабочем объеме . Устройство дл  реализации способа содержит сосуд из теплоизол ционного материала, установленный в теплоизолированной камере с криогенной жидкостью, причем полость сосуда образует рабочий объем, который сообщен с полостью теплоизолированной камеры, а также нагреватель , установленый в рабочем объеме, причем стенки сосуда выполнены по меньшей мере двойными, а зазор между стенками образует лабиринтный канал внутренн   стенка сосуда снабжена в нижней части отверстием, которое соединено с полостью теплоизолированной камеры через лабиринтный канал, при этом рабочий объем ограничен теплопровод щим экраном . 2 с.и 1 з п ф-лы, 1 ил. (Л С VI Јь О Ю

Description

Изобретение относитс  к автоматическому регулированию и может использоватьс  в экспериментальной физике и испытательной технике.

Известен способ регулировани  температуры в рабочем объеме с криогенной средой путем опускани  образца в градиенте

температуры и устройство дл  его реализации , содержащее шток с образцом, перемещаемый в парах жидкого хладагента (обычно жидкого гели ).

Недостатком данного способа и устройства  вл етс  то, что положение образца в ходе регистрации температурной зависимости все врем  измен етс , что создает значительные трудности при измерени х в магнитном поле, когда образец должен быть фиксирован относительно магнитной системы .

Известен также способ регулировани  температуры при непрерывном протоке хладагента, при этом варьирование температуры достигаетс  изменением скорости прокачки хладагента и мощности нагревател , Недостатком систем, реализующих этот способ  вл етс  то, что они очень сложны конструктивно, так как требуют применени  теплообменников специальной конструкции и, кроме того, с их помощью трудно получать стабильную температуру с окрестности точки кипени  Тк из-за неустойчивости потока хладагента. Наиболее часто в лабораторной практике примен ютс  способы , основанные на использовании вакуумных камер дл  образца или систем типа холодный палец. Общей чертой большинства способов регулировани  и стабилизации темлературы при фиксированном положении объекта исследовани  в криогенной среде  вл етс  операци  создани  вакуумной изол ции либо дл  разв зки между нагретым образцом и жидким хладагентом , либо дл  термоизол ции теплообменников в системе с непрерывной циркул цией хладагента.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ регулировани  и стабилизации температуры в рабочем объеме с криогенной средой, включающий нагрев этой среды и регулирование теплопереноса между газовой и жидкой фазами криогенной среды путем изменени  уровн  раздела этих фаз. Устройство дл  осуществлени  известного способа содержит сосуд из теплоизол ционного материала, установленный в теплоизолированной камере, заполненой жидкой фазой криогенной среды, причем полость сосуда образует рабочий объем, который сообщен с полостью теплоизолированной камеры, а также нагреватель, установленный в рабочем объеме.

Недостатком данного способа и устройства  вл етс  то, что очень велик расход криогенной жидкости и, очевидно, недостаточна дл  р да применений точность стабилизации температуры рабочего объема. Кроме того, устройство, реализующее способ , сложно по конструкции и в изготовлении , так как содержит вакуумную изол цию и механические манипул торы.

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени , повышение точности и экономичности способа, а также

существенное упрощение конструкции устройства .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу регулировани  и стабилизации температуры в рабочем объеме с криогенной средой, включающему нагрев этой среды и регулирование теплопереноса между газовой и жидкой фазами криогенной среды путем изменени  уровн  раздела

0 этих фаз, нагрев осуществл ют до полного вытеснени  жидкой фазы из рабочего объема в термоизолированный лабиринтный канал , причем уровень раздела газовой и жидкой фаз измен ют в пределах лабирин5 тного канала, и дополнительно выравнивают температуру газовой фазы в рабочем объеме.

В устройстве дл  регулировани  и стабилизации температуры в рабочем объеме с

0 криогенной средой, содержащем сосуд из теплоизол ционного материала, установленный в теплоизолированной камере, заполненной жидкой фазой криогенной среды, причем полость сосуда образует ра5 бочий объем, который сообщен с полостью теплоизолированной камеры, а также нагреватель , установленный в рабочем объеме , стенки сосуда выполнены по меньшей мере двойными, причем зазор между стен0 ками образует лабиринтный канал, а внутренн   стенка сосуда снабжена в нижней части отверстием, которое соединено с полостью теплоизолированной камеры через лабиринтный канал, при этом рабочий объ5 ем ограничен теплопровод щим экраном.

Упрощение конструкции предлагаемого устройства по сравнению с прототипом св зано также с отсутствием вакуумной изол ции и механических манипул торов

На чертеже показано устройство дл  осуществлени  предлагаемого способа.

Устройство содержит сосуд из внутреннего 1 и внешнего 2 коаксиальных стаканов,

5 выполненных из теплоизолирующего материала и расположенных с зазором а, с отверсти ми 3 и 4, причем соприкасающиес  стенки стаканов b и с выполнены шероховатыми и образуют лабиринтный канал, тепло0 провод щий экран 5, исследуемый образец 6, закрепленный на штоке 7 с нагревател м 8, накидную гайку 9 дл  креплени  на штоке стаканов 1 и 2, размещенных в резервуаре 10 с криогенной жидкостью

5 11 Лабиринтный канал может быть образован в помощью ленты из теплоизолирующего материала, скрученной в клубок и помещенной в зазор d межд стаканами, либо гранул из такого же материала, заполн ющих зазор d.

Устройство по предложенному способу работает следующим образом. Криогенна  жидка  среда через отверстие 4 в стакане 2 заполн ет зазор а между стаканами 1 и 2 и через отверстие 3 поступает в рабочий объ- ем. При включении нагревател  8 происходит интенсивное газообразование, причем газ накапливаетс  в верхней части рабочего объема и вытесн ет из него криогенную жидкость. Измен   мощность нагрева, регу- лируют количество газа в рабочем объеме и, соответственно, уровень жидкости в лабиринтном канале между стаканами 1 и 2, а также степень нагрева, интенсивность теп- лопереноса в газовой среде и радиацией- ного потока через границу жидкость-газ, и, следовательно, температуру образца 6. В нормальном режиме жидкость полностью вытеснена из рабочего объема в пространство между стаканами 1 и 2, а хаотические колебани  уровн  жидкости, передающиес  в рабочий объем в виде скачков температуры , эффективно сглаживаютс  теплопрово- д щим экраном 5.

Claims (3)

1. Способ регулировани  и стабилизации температуры в рабочем объеме с криогенной средой, включающий нагрев этой среды и регулирование теплопереноса между газовой и жидкой фазами криогенной среды путем изменени  уровн  раздела этих фаз, отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени ,

повышени  точности и экономичности способа , нагрев осуществл ют до полного вытеснени  жидкой фазы из рабочего объема в термоизолированный лабиринтный канал, причем уровень раздела газовой и жидкой фаз измен ют в пределах лабиринтного канала , и дополнительно выравнивают температуру газовой фазы в рабочем объеме.

2. Устройство дл  регулировани  и стабилизации температуры в рабочем объеме с криогенной средой, содержащее сосуд из теплоизол ционного материала, установленный в теплоизолированной камере, заполненной жидкой фазой криогенной среды, причем полость сосуда образует рабочий объем, который сообщен с полостью теплоизолированной камеры, а также нагреватель , установленный в рабочем объеме, о т- личающеес  тем, что, с целью расширени  области применени , повышени  точности и экономичности устройства, стенки сосуда выполнены по меньшей мере двойными , причем зазор между стенками образует лабиринтный канал, а внутренн   стенка сосуда снабжена в нижней части отверстием , которое соединено с полостью теплоизолированной камеры через лабиринтный канал, при этом рабочий объем ограничен теплопровод щим экраном.

3. Устройство по п.2, отличающее- с   тем, что поверхность стенок сосуда со стороны лабиринтного канала выполнена шероховатой.

W

//

/ /