SU903667A1 - Микрохолодильник - Google Patents

Description

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к дроссельным микрохолодильникам, и может найти применение в дроссельных микрокриогенных установках, работающих на газовых смесях. ⁵

Известен микрохолодильник, содержащий размещенный в криостате теплообменник в виде навитых на сердечник трубок. На конце теплообменника выполнен дроссель СИ . ^,0

Недостатком известного микрохо¹лодильника является низкая термодинамическая эффективность при работе в различных пространственных положениях, обусловленная влиянием гравита- ¹⁵ ционных сил на расположение жидкой фазы в обратном потоке относительно теплого конца микрохолодильника. Отклонение его вертикальной оси от направления действия сил тяжести приближает границу жидкой фазы к теплому концу. Это приводит к увеличению осевых теплопритоков по тепловым мос2 там криостата и теплообменника, а также к увеличению недорекуперации на теплом конце теплообменника за счет уменьшения теплопередающей поверхности для газообразной фазы обратного потока. Поэтому для обеспечения работоспособности таких микрохолодильников в различных пространственных положениях, обычно увеличивают в 2-3 раза их холодопроизводительность по сравнению с необходимой в верти- , кальном положении, так как увеличение теплопередающей поверхности в большинстве случаев не возможно.

При работе на газовых смесях граница жидкой фазы имеет значительную протяженность и поэтому термодинамическая эффективность при применении пространственного положения микрохолодильника снижается еще в большей степени.

Цель изобретения — повышение термодинамической эффективности при

903667 4 ребра,.соединяющие змеевики теплообменника, Благодаря этому обеспечивается эффективная регенерация холода между газообразной фазой и пря₅ мым потоком.

В случае использования капиллярнопористых прокладок в виде коаксиальных цилиндров, жидкая фаза к тепло♦ передающей поверхности подводится 10 как за счет капиллярного эффекта, так и за счет омывания двухфазным потоком капиллярно-пористой поверхности прокладок.

Термический контакт капиллярно15 пористых прокладок с тепловыми мостами обеспечивает более рациональное снятие теплопритоков за счет испарения жидкой фазы.

Установка капиллярно-пористых

2₀ прокладок существенно снижает влияние внешних силовых полей на термодинамическую эффективность микрохолодильника, интенсифицирует выпаривание жидкой фазы на участках теп25 лообменной поверхности, соприкасающейся с капиллярно-пористой прокладкой, и ослабляет влияние на эффективность теплообмена погрешностей изготовления внутреннего сосуда крио₃0 стата, змеевиков теплообменника и сердечника.

Изобретение позволяет примерно вдвое повысить термодинамическую эффективность микрохолодильников, предЭЕ ' назначенных для работы на газовых смесях в различных пространственных положениях.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к холодильной техника, в частности к дроссельным микрохолодильникам, и может найти применение в дроссельных микрокриогенных установках, работающих на газовых смес х. Известен микрохолодильшж, содерж щий размещенный в криостате теплообменник в виде навитых на сердечник трубок. На конце теплообменника выполнен дроссель СП . Недостатком известного микрохолодильника  вл етс  низка  термодинамическа  эффективность при работе в различных пространственных положени х , обусловленна  вли нием гравита ционных сил на расположение жидкой фазы в обратном потоке относительно теплого конца микрохолодильника. Отклонение его вертикальной оси от направлени  действи  сил т жести приближает границу жидкой фазы к теплому концу. Это приводит к увеличению осевых теплопритоков по тепловым мос там криостата и теплообменника, а также к увеличению недорекуперации на теплом конце теплообменника за счет уменьшени  теплопередающей поверхности дл  газообразной фазы обратного потока. Поэтому дл  обеспечени  работоспособности таких микрохолодильников в различных пространственных положени х, обычно увеличивают в 2-3 раза их холодопроизводительность по сравнению с необходимой в верти- , кальном положении, так как увеличение теплопередающей поверхности в большинстве случаев не возможно. При работе на газов 1х смес х граница жидкой фазы имеет значительную прот женность и поэтому термодинамическа  эффективность при применении пространственного положени  микрохолодильника снижаетс  еще в большей степени. Цель изобретени  - повьшение термодинамической эффективности при изменении ориентации относительно внешних силовых полей. Поставленна  цель достигаетс  тем, что микрохолодильник дополнительно содегржит капилл рно-пористые прокладки, имеющие тепловой контакт с криостатом, трубками и сердечником теплообменника.. Прокладки могут быть выполнены в виде спирали П-образного профил , размещенной между витками теплообменника или в виде двух соосных цилиндров, между которыми размещены трубки теплообменника . На фиг. изображен холодный конец микрохолодильника с капилл рно-пористой прокладкой в виде П-образной спирали; на фиг. 2 - то же, с прокладкой в виде двух соосных цилиг д15ов. Микрохолодил нйк содержит размещенный в криостате 1 теплообменни в виде навитых на сердечник 2 трубо 3, а также капилл рно-пористые прокладки 4,1 имеющие тепловой контакт с криостатом 1, трубками 3 и сердеч ником 2 теплообменника. Прокладки могут быть выполнены в виде спирали П-образного профил , размещенной между витками теплообменника (фиг. или в виде двух соосных цилиндров (фиг. 2). На конце теплообменника выполнен дроссель 5. Микрохолодильник работает следую щим образом. Газова  смесь высокого давлени  подаетс  в трубки 3, где она охлажд етс  и затем расщир етс  в дросселе 5, После сн ти  тепловой нагрузки об ратный поток в виде смеси жидкост и пара поступает в межтрубное прост ранство, заключенное между внутренним сосудом криостата 1 и полым сер дечником 2, и после охлаждени  пр мого потока выводитс  из микрохолодильника в виде смеси газов. В случ использовани  спиральной П-образной капилл рно-пористой прокладки 4 обратный поток движетс  по винтовому каналу. Возникающие при этом центро бежные силы .совместно с гравитацион ными перемещают жидкую фазу к повер ности прокладки, к которой прижаты трубки теплообменника, что обеспечивает ее интенсивное выпаривание на теплообменной поверхности. Газообразна  фаза движетс  также по вин товому каналу и омывает радиальные 74 ребра,.соедин ющие змеевики теплообменника . Благодар  этому обеспе- чиваетс  эффективна  регенераци  холода между газообразной фазой и пр мым потоком. В случае использовани  капилл рнопористых прокладок в виде коаксиальных цилиндров, жидка  фаза к теплопередающей поверхности подводитс  как за счет капилл рного эффекта, так и за счет омывани  двухфазным потоком капилл рно-пористой поверхности прокладок. Термический контакт капилл рнопористых прокладок с тепловыми мостами обеспечивает более рациональное сн тие теплопритоков за счет испарени  жидкой фазы. Установка капилл рно-пористых прокладок существенно снижает вли ние внешних силовых полей на термодинамическую эффективность микрохолодильника , интенсифицирует выпаривание жидкой фазы на участках теплообменной поверхности, соприкасающейс  с капилл рно-пористой прокладкой , и ослабл ет вли ние на эффективность теплообмена погрешностей изготовлени  внутреннего сосуда криостата , змеевиков теплообменника и сердечника. Изобретение позвол ет примерно вдвое повысить термодинамическую эффективность микрохолодильников, предназначенных дл  работы на газовых смес х в различных пространственных положени х. Формула изобретени  1.Микрохолодильник, преимущественно дл  работы на газовых смес х, содержащий размещеннЕ 1й в криостате телпообменник в виде навитых на сердечник трубок, о тличающи йс   тем, что, с целью повышени  термодинамической эффективности при изменении ориентации микрохолодильника относительно внешних силовых полей, он дополнительно содержит капилл рно-пористые прокладки, имеющие тепловой контакт с криостатом, трубками и сердечником теплообменника .
2. 2.Микрохолодильник по п. 1, отличающийс  тем, что прокладки выполнены в виде спирали