SU918725A1 - Холодильна установка - Google Patents

Description

(54) ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относитс  к низкотемпературной технике, в частности к специальным методам получени  низких температур.

Известна холодильна  установка, содержаща  р д энерготрансформирующих блоков , которые соединены между собой через термовыключатели. Блоки и термовыключатели подключены к соответствующим управл ющим устройствам.

При работе этой установки поочередно накладывают и снимают электрическое поле на четные и нечетные энерготрансформирующие блоки из параэлектрического материала , при этом одновременно ввод т в термический KOHTaijT блоки, на которые наложено поле, с соседними выщележащими по температурному диапазону блоками, наход щимис  вне пол . При наложении пол  энерготрансформирующие блоки нагреваютс  вследствие пол ризации материала, а при сн тии пол  - охлаждаютс . При замыкании термических контактов тепло пол ризации от нагретых (например, четных) блоков передаетс  охлажденным (например, нечетным ). Этим достигаетс  ступенчата  трансформаци  тепла с нижележащего на вышележащий по температурному уровню энерготрансформирующий блок 1.

Недостатки этой установки - сложность системы управлени  включением энерготрансформирующих блоков и те мических контактов , а также значительное увеличение массы блоков, работающих при относительно высоких температурах, что вызвано увеличением количества трансформируемогочтепла по мере перехода к вышележащим бло10 кам..

Известна также холодильна  установка, содержаща  последовательно установленные энерготрансформирующие блоки и циркул ционный канал дл  теплоносител  с нагнетателем . При работе этой холодильной установки на все энерготрансформирующие блоки , выполненные из парамагнетика, одновременно накладывают, а затем снимают магнитное поле. Посредством нагнетател  через блоки проталкивают теплоноситель. При наложении пол  создают поток теплоносител  с направлением от холодного конца к теплому , а при сн тии - от теплого к холодному. При наложении пол  тепло намагничивани  парамагнетика снимают обратным потоком теплоносител  и в конечном итоге отвод т в окружающую среду. При с,н тии пол  пр мой поток охлаждают, отдава  тепло последовательно тем же блокам, охлажденным в результате .размагничивани  2. Недостаток этой установки - необходимость реверсировани  потока теплоносител , что снижает её термодинамическую эффективность и надежность. Целью изобретени   вл етс  повышение термодинамической эффективности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что каждый энерготрансформирующий блок снабжен двум  тепловыми ключами, а циркул ционный канал выполнен в виде замкнутого с лини ми пр мого и обратного потоков , размещенными в тепловом контакте с тепловыми ключами блоков. На фиг. 1 изображена схема предлагаемой холодильной установки; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Установка содержит последовательно установленные энерготрансформирующие блоки f и циркул ционный канал 2 дл  теплоносител  с теплообменником 3 и нагнетателем 4. Каждый энерготрансформирующий блок 1 снабжен двум  тепловыми ключами 5 и 6, а циркул ционный канал 2 выполнен в виде замкнутого контура с линией 7 пр мого потока и линией 8 обратного потока. Линии 7 и 8 размещены в тепловом контакте с тепловыми ключами 5 и 6. Между смежными блоками 1 установлены теплоизолирующие прокладки 9. Установка размещена в теплоизол ционном кожухе 10 с термостатируемой камерой II и охлаждаемым объектом 12. По бокам р да блоков 1 установлены электроды 13 и 14. Установка работает следующим образом . По замкнутому контуру посредством нагнетател  4 стационарно прокачивают газовый или жидкий теплоноситель. При наложении пол  на все блоки I сегнетоэлектрик пол ризуетс , в результате чего его температура повыщаетс . Одновременно с наложением пол  выключают все тепловые ключи 5 и замыкают тепловые ключи 6. В результате этого тепло пол ризации через ключи 6 отвод т к теплоносителю, проход щему по участку линии 8 обратного потока. Пр мой поток, проход щий в это врем  по участку линии 7, не имеет теплообмена с энерготрансформирующими блоками , его охлаждение осуществл ют-путем передачи тепла только тепловым ключам 5, имеющим дл  этого достаточную теплоаккумулирующую способность. После того, как температуру блоков 1 сниз т до значений, близких к первоначальным , т.е. до наложени  пол , электрическое поле снимают со всех блоков, осуществл   депол ризацию сегнетоэлектрика. При этом размыкают тепловые ключи 6 и замыкают тепловые ключи 5. В результате тепло от пр мого потока теплоносител , а также тепло , аккумулированное ключами 5 в течение предыдущего полуцикла, предают блокам 1, охлажденным в результате депол ризации сегнетоэлектрика. Пр мой поток теплоносител  после охлаждени  поступает в камеру 11 и осуществл ют термостатирование объекта 12, отбира  от него тепло. Далее процессы пол ризации и депол ризац .ии сегнетоэлектрика в блоках 1 повтор ют . Тепло отвод т в окружающую среду посредством теплообменника 3. Использование теплоаккумулирующей способности тепловых ключи 5 и 6 дл  охлаждени  пр мого потока при разомкнутых ключах 5 и дл  нагрева обратного потока при разомкнутых ключах 6 вместо специальных устройств дл  охлаждени  и нагрева теплоносител  - важна  особенность предлагаемого устройства, так как она обеспечивает простоту и высокую надежность устройства . Устройство можно построить и на базе магнитокалоричесКого эффекта с использованием в .энерготрансформирующих блоках ферромагнетика. В этом случае вместо электродов 13 и 14 устанавливают электромагниты , которые целесообразно размещать снаружи теплоизол ции., В предлагаемом устройстве можно использовать в принципе тепловые ключи любого типа. Однако наилучший вариант - применение тепловых ключей, действие которых основано на значительном изменении теплопроводности (на несколько пор дков) при понижении или повышении температуры ключа Б определенном дл  каждого случа  и весьма ограниченном диапазоне температур (несколько градусов). Нар ду с существенным упрощением системы управлени  ключами (практически они станов тс  автоматическими, так как не требуют специальных внешних органов управлени : замыкание и размыкание их происходит в результате повышени  и понижени  температуры блоков соответственно при пол ризации и депол ризации сегнетоэлектрика), эти ключи дают возможность работать практически на предельных частотах циклов пол ризациидепол ризации . Надежность устройства с такими ключами еще более повышаетс . Повышение термодинамической эффективности обеспечиваетс  следующим. Стационарность потока теплоносител , т.е. отсутствие механического реверсировани  потока , позвол ет работать на весьма большой частоте циклов. Сегнетоэлектрические (как и ферромагнитные при использовании магнитокалорического эффекта) материалы обладают способностью к периодической пол ризации (намагничиванию) с частотой до 10Тц, в то врем  как в известной установке реверсирование потока не позво т ет поддерживать цикличность более 10-20 Гц. Повышение ЦИКЛИЧНОСТ.Н ведет к существенному (в два и более раз) снижению потерь на гистерезис , которые  вл ютс  дл  циклов с электро- и магнитокалорическими эффектами основными. Кроме того, повышение цикличности ведет к относительному (на цикл) снижению многих других потерь,, св занных, например, с теплопритоками через теплоизол цию и теплопритоками по элементам конструкции .

Claims (2)

1.Патент США № 3650117, кл. 62-3, опублик. 1972.

2.Патент США № 3413814, кл. 62-3, опублик. 1968.

//Оос I I if/i I I I

6

10

J.

;&дг5. /

/ 8

Фиг,. 2. .