Способ получения холода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЯО 1260647 11 4 Р 25 В 9/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(56) Техника низких температур / Под ред.Е. И. Микулина, И. В. Марфениной, А. М. Архарова,: Энергия, 1975, с. 59, 351.Кириллин В. А. и др. Техническая термодинамика. М,: Энергия, 1974, с. 205.(54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА путем адиабатического расширения при истечении предварительно сжатого хладагента, отличающийся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, истечение хладагента производят с генерированием акустических колебаний, энергию которых отводят из зоны истечения.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отвод энергии акустических колебаний производят путем преобразования ее в электрическую и передачи последней на уровень температур окружающей среды.1Изобретение относится к энергетическомумашиностроению, в частности к технологическим процессам производства холода вкриогенных установках, и предназначено дляиспользования на последних ступенях охлаждения в рефрижераторных и ожижительныхкриогенных системах.Известен способ получения холода в криогенных установках, заключающийся в сжатии газообразного хладагента, охлажденииего обратным потоком и последующем адиабатическом расширении с отдачей внешнейработы в виде механической энергии - детандировании.В процессе детандирования происходитохлаждение расширившегося газа за счетсовершения им внешней работы. Внешней работой является работа сил давления газообразного хл ада гента на поршень либо лопатки турбины (в зависимости от типа применяемого расширительногоустройства), в результате чего внутренняяэнергия сжатого хладагента превращаетсяв механическую энергИю и отводится с вала машины.Однако указанный способ требует создания расширительных машин - детандеров,призванных работать при низких температурах, а иногда и при условии фазового перехода хладагента. Создание таких детандеров является сложной технической задачей.Более простым по техническому осуществлению является способ получения холодапутем адиабатического расширения при истечении предварительно сжатого хладагента.Эффект охлаждения в этом способе возникает в результате дросселирования сжатого газа, при этом адиабатный потоксовершает работу против сил трения ина преодоление местного сопротивления.превращается в тепло, усваивается этим жепотоком и остается в холодной зоне, т. е. в зоне дросселирования. Понижение температуры в процессе дросселирования реальногогаза обусловлено уменьшением его энтропии в процессе изотермического сжатия,и, следовательно, дросселирование есть лишьсредство для получения холода, обусловленного изотермическим сжатием.Недостатком процесса дросселированияявляется низкая термодинамическая эффективность. Указанный недостаток обусловлентем, что совершаемая потоком хладагентаработа не отводится из зоны дросселирования, а переходит в тепло, вследствиечего велика необратимость процесса.Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности,Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу истечение хладагента производят с генерированием акустических колебаний, энергию которых отводят из зоныистечения.Кроме того, отвод энергии акустическихколебаний может быть произведен путем50 55 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 преобразования ее в электрическую и передачи последней на уровень температур окружающей среды.Отвод энергии акустических колебаний может быть проведен также с помощью волновода с последующим переводом ее в тепло на уровне температуры окружающей среды.Генерирование акустических колебаний при истечении хладагента может быть произведено, например, при истечении через газо- струйный свисток.На чертеже изображена схема устройства реализующего данный способ.Устройство состоит из компрессора 1, подключенного через теплообменник 2 к свистку 3. Свисток 3 расположен в зоне 4 дросселирования. В зоне 4 дросселирования также расположен акустоэлектрический преобразователь 5 с проводниками 6.Устройство работает следующим образом.Компрессором 1 осуществляют изотермическое сжатие хладагента, в теплообменнике 2 его рекуперативно охлаждают, затем через свисток 3 осуществляют адиабатическое истечение хладагента в зону 4 дросселирования. Акустоэлектрический преобразователь 5 преобразует излучаемую свистком акустическую энергию в электрическую, которую отводят из холодной зоны по проводникам 6.Доля располагаемой изоэнтропной разности энтальпий, которая теоретически может быть преобразована в акустическую энергию в процессе расширения хладагента при истечении, при условии соответствующего подбора параметров истечения, достигает 70 - 7500.Таким образом, способ получения холода представляет собой процесс адиабатического расширения хладагента с частичным совершением внешней работы. Величина этой работы определяет возможную дополнительную холодопроизводительность по сравнению с дросселированием.Кроме того, осуществляя процесс адиабатического расширения хладагента с частичным совершением внешней работы, т. е. приближаясь по эффективности к детандированию, он не требует применения расширительных машин-детандеров, сохраняя тем самым конструктивную простоту и надежность дросселирования. Расчеты показывают, что термодинамическая эффективность данного способа получения холода выше эффективности процесса дросселирования и составляет примерно 10 - 16.Использование предлагаемого способа позволит увеличить эффективность холодопроизводящего процесса в целом на 7 - 11 Я,Способ получения холода может быть использован в системах, работающих как на гелии, так и на водороде, неоне, азоте и смесях газов.