Claims (2)
Изобрегение относитс к технике низких температур и может быть использовано дл охлаждени различных объектов в диапазоне 90-120 К с помощью замкнутых дроссельных регенеративных циклов. Известны холодильные агенты дл дроссельных систем охлаждени , представл ющие собой многокомпонентные рабочие тела 1 . Указанные агенты обеспечивают сравнительно высокую термодинамическую зффективность цикла при температурах охлаждени 80-85 К в диапазоне давлений 4,0-10,0 МПа, но в интервале температур охлаждени 90-120 К не позвол ют получать неизменной температуры криостатировани в процессе сн ти тепловой нагрузки . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс холодильный агент, в качестве которого дл получени температур в интервале 90-120 К примен етс чистый арюн , обеспечивающий в указанном температурном диапазоне неизменную температуру охлаждени в процессе сн ти тепловой нагрузки 2 Недостатком дроссельных систем на чистом аргоне вл етс низка термодинамическа эффективность цикла при давлени х нагнетани до 8,0 МПа, обусловленна малым значением изотермического эффекта дросселировани аргона . Цель изобретени - повыщение термодинамической эффективности цикла в диапазоне 90-120 К прн давлени х нагнетани до 8,0 МПа. Поставленна цель достигаетс тем, что холодильный агент дополнительно содержит пропилен и изобутан при следующем соотношешш компонентов, мол.%: Аргои20-40 Пропилен20-40 Изобутан20-50 Введенные в состав холодильного агента пропилен и изобутан имеют более высокие нормальные температуры кипени в большие значени изотермического эффекта дросселировани по сравнению с чистым аргоном. Прн осуществлении цикла на такой смеси введен е пропилена и изобрутана позвол ет понизить температуру начала работы аргонового каскад если у лопно представть никл па смеси как сопокупнскть элементарных циклов по числу компонентов. Кроме того, кипение и конденсаци компоигнтов в теплсюбметшке происходит при переменной температуре, что повышает эффективность теплообмена по сравнению с циклом на чистом аргоне, благодар уменьшению разности температур между пр мым и обратным потоками. В результате становитс возможным осуществление цикла с дросселированием в диапа . юне температур охлаждени 90-120 К при давлени х нагнетани 2,0-8,0 МПа. Термодинамическа эффективность такого цикла выше, чем у цикла на аргоне, при более высо кйх давлени х нагнетатс (ШД 20,0 МПа) и тех же температ)фах охлаждени (90-120 К). Практически неизменна температура охлаж дени в процессе сн ти тепловой нагрузки дл цикла ка предлагаемом холодильном агенте обеспечиваетс ограниченной растворимостью пропилена и изобутана в аргоне при низких температурах. В результате при температуре охлаждени смесь образует две жидкие фазы, одна из которых на 90-96% состоит из аргона . Эта жидка фаза и обеспечивае. посто нную температуру кипени смеси при отводе тепла от объекта. В результате смешени указанных веществ объемньтм способом было установлено, что предлагаемый холодильный агент обеспечивает величину удельной холодопроизводительности цикла, превышающую ту же величину дл цик ла на чистом аргоне. Использование предлагаемого холодильного агента позвол ет получить удельную холодопроизводительность цикла 2-18 ВТ/нм /ч в ди пазоне давлений нагнетани 2,,0 МПа. Дл цикла на чистом аргоне достижение нижнего предела холодопроизводительности (2 Вт/нм ч) возможно при давлени х нагнетани свыше 6,0 МПа. Таким образом, использование предлагаемого холодильного агента позвол ет повысить термодинамический КПД дроссельных систем с температурой охлаждени 90-120 К, уменьшить давление нагнетани в цикле до 2,0-8,0 ПМа, что позвол ет увеличить надежность и срок службы дроссельных систем. Использование предлагаемого хладагента в установке КУАС--01МТ позвол ет повысить термодинамический КПД на 70-80%, что дает годовой экономический эффект на одну установку в размере 4,9 тыс.рублей. Формула изобретени Холодильный агент дл одноступенчатой низкотемпературной регенеративной холодильной машины, содержащий аргон, отличающийс тем, что, с целью повышена термодинамической эффективности машины при температурном уровне охлаждени 90 - 120 К, он дополнительно содержит пропилен и изобутан при следующем соотношении компо нентов, мол.%: Аргон20-40 Пропилен20-40 Изобутан20-50 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 362978, кл. F 25 В 9/02, 1976. The image is a low-temperature technique and can be used to cool various objects in the range of 90-120 K using closed throttle regeneration cycles. Refrigerant agents for choke cooling systems are known, which are multicomponent working fluids 1. These agents provide a relatively high thermodynamic cycle efficiency at cooling temperatures of 80–85 K in the pressure range of 4.0–10.0 MPa, but in the cooling temperature range of 90–120 K, they do not allow to obtain a constant cryostat temperature during heat removal. The closest to the proposed technical entity is a refrigerating agent, which is used to obtain temperatures in the range of 90-120 K using pure aryun, which ensures constant cooling temperature in the specified temperature range during the removal of heat load 2 The lack of throttle systems on pure argon is the low thermodynamic efficiency of the cycle at injection pressures up to 8.0 MPa, due to the low value of the isothermal effect of argon throttling. The purpose of the invention is to increase the thermodynamic efficiency of the cycle in the range of 90-120 K at an injection pressure of up to 8.0 MPa. The goal is achieved by the fact that the refrigerant additionally contains propylene and isobutane with the following ratio of components, mol%: Argo 20-40 Propylene 20-40 Isobutane 20-50 The propylene and isobutane introduced into the refrigerant have higher normal boiling points to higher values of the isothermal effect throttling compared to pure argon. When the cycle is performed on such a mixture, propylene is introduced and isobrutane allows the argon cascade to start working at a lower temperature, if you have a nickel on the mixture as a set of elementary cycles by the number of components. In addition, the boiling and condensation of the components in the heat skirt occurs at a variable temperature, which increases the efficiency of heat transfer compared to the cycle on pure argon, due to the decrease in the temperature difference between the forward and reverse flows. As a result, it becomes possible to perform a cycle with throttling in the range. Young cooling temperatures of 90-120 K at discharge pressures of 2.0-8.0 MPa. The thermodynamic efficiency of such a cycle is higher than that of the cycle on argon, at higher pressures, it is pumped (SD 20.0 MPa) and at the same temperature (90–120 K). The practically unchanged cooling temperature during the heat stress removal process for the cycle proposed by the refrigerant is ensured by the limited solubility of propylene and isobutane in argon at low temperatures. As a result, at the cooling temperature, the mixture forms two liquid phases, one of which is 90-96% composed of argon. This liquid phase and provide. constant boiling point of the mixture at the heat removal from the object. As a result of mixing these substances in a voluminous manner, it was found that the proposed refrigerant provides a value of the specific cooling capacity of the cycle, exceeding the same value for the cycle on pure argon. The use of the proposed refrigerant makes it possible to obtain a specific cooling capacity of the cycle of 2–18 W / nm / h in the range of injection pressures 2, 0 MPa. For a cycle on pure argon, the achievement of the lower limit of the cooling capacity (2 W / nm h) is possible at pressures above 6.0 MPa. Thus, the use of the proposed refrigerant allows to increase the thermodynamic efficiency of throttle systems with a cooling temperature of 90-120 K, to reduce the discharge pressure in the cycle to 2.0-8.0 PMa, which allows to increase the reliability and service life of throttle systems. The use of the proposed refrigerant in the KUAS-01MT unit allows to increase the thermodynamic efficiency by 70-80%, which gives an annual economic effect per unit in the amount of 4.9 thousand rubles. Claims A refrigerant for a single-stage low-temperature regenerative chiller containing argon, characterized in that, in order to increase the thermodynamic efficiency of the machine at a temperature level of 90-120 K, it additionally contains propylene and isobutane in the following ratio of components, mol%: Argon 20-40 Propylene 20-40 Isobutane 20-50 Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 362978, cl. F 25 B 9/02, 1976.
2.Брод нский В. М. и др. Эффективные дроссельные криогенные рефрижераторы, рабо тающие на смес х.- Химическое и нефт ное машиностроение, 1971, № 12 ,с. 14.2. Brodnsky V.M. et al. Effective throttling cryogenic refrigerators operating on a mixture of chemicals. Chemical and petroleum engineering, 1971, No. 12, p. 14.