Микрокриогенная система и рабочее тело, предназначенное для нее

(50 4 Е 25 В 9/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 00 Сд Сл 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) МИКРОКРИОГЕННАЯ СИСТЕМА И РАБОЧЕЕ ТЕЛО, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЕ ДЛЯ НЕЕ(57) Изобретение относится к области криогенной техники, а именно к криогенным газовым машинам, и может найти применение в электронной и других областях промышленности в устройствах, требующих охлаждения на уровне от 00 К до 12 К. Целью изобретения является повышение экономичности и упрощение конструкции. Микрокриогенная система состоит из компрессора 1, отделитеЯО 1278550 ля жидкой фазы 5 с влагоотделителями грубой 6 и тонкой 7 очистки, фильтр 8, дроссель 9, охлалитель 10, включающий впускной 11 и вьпускной 12 клапаны, теплообменник 13 и регенератор 14 с высокотеплоемкой пористой насадкой, выполненной двухсекцпонной. Рабочее тело, предназначенное для мпкрокриогенной системы, представляет собой гелий, дополнительно содержащий углеводородную добавку мета- нового ряда СН в жидкой п.паровой фазах, и = 6 - 8. Конструкция позволяет за счет выполнения насадки регенератора двух- секционной выделять из рабочего тела углеводородную добавку в виде жидкости и задерживать ее в процессе впуска рабочего тела в охладитсль благодаря большой поверхности теплообмена первой секции со стороны впускного клапана 11.2 и. ф-лы, 1 ил.1278550 20 25 30 35 40 45 1Изобретение относится к криогенной технике, а именно к криогенным газовым машинам, и может найти применение в электронной и других областях промышленности в устройствах, требующих охлаждения на уровне от 100 К до 12 К.Цель изобретения - повышение экономичности и упрошение конструкции.На чертеже представлена схема предлагаемой системы.Микрокриогенная система содержит 10 компрессор 1 с всасывающей 2 и нагнетательной 3 полостями, холодильник 4, отделитель 5 жидкой фазы, включающий влагоотделители грубой 6 и тонкой 7 очистки, фильтр 8, дроссель 9, охладитель 10, включающий впускной 11 и выпускной 12 клапаны, теплообменник 13 и регенератор 14 с высокотеплоемкой пористой насадкой, выполненной двухсекционной.Рабочее тело, предназначенное для микрокриогенной системы представляет собой гелий, дополнительно содержащий углеводородную добавку метанового ряда СН,в жидкой и паровой фазах п = 6 - 8. Углеводородная добавка рабочего тела используется в качестве смазочно-охлаждаюшей жидкости, подаваемой в полость всасывания компрессора и имеет температуру кипения 40 в 100 С.Использование углеводородной добавки в составе рабочего тела позволяет уменьшить удельную работу сжатия гелия в компрессоре и увеличивает диапазон отношений давления нагнетания к давлению всасывания до 8 при допустимой температуре нагнетания.При значении п (в СН, ) меньше 6, группы индивидуальных углеводородов имеют высокое давление насыщенных паров при температуре окружаюшей среды, что затрудняет очистку гелия от углевочородной добавки. При значении п( в С Н ) больше 8, группы индивидуальных углеводородов имеют высокую температуру кипения, что увеличивает среднюю температуру компрессора и потребляемую им мощность.Если объемная доля гелия меньше 70%, уменьшается количество гелия, подаваемого в охладитель, что снижает его холодопроизводительность. Если объемная доля гелия больше 90%, возрастает удельная работа сжатия и температура нагнетания гелия, что влечет за собой уменьшение КПД микрокриогенной системы и снижает ее надежность.Выполнение насадки регенераторра двух 2конденсируется во второй секции со стороны впускного клапана, что снижает эффективность работы охладителя. При значениях удельных поверхностей теплообмена секций насадки более 4, увеличивается мертвый объем охладителя, что также приводит к снижению эффективности его работы.Микрокриогенная система работает следующим образом.Компрессор 1 осуществляет сжатие смеси, охлаждение сжатой смеси происходит в холодильнике 4, затем происходит отделение жидкой фазы во влагоотделителях грубой 6 и тонкой 7 очистки. Жидкосной выход отделителя непосредственно соединен с полостью 2 всасывания компрессора 1, что позволяет исключить применение механического насоса для подачи смазочно-охлаждающей жидкости во всасывающую полость компрессора. Вся отделившаяся жидкость дросселируется во всасываюшую полость 2 компрессора 1 через дроссель 9.В охладителе 10 осушествляется газовый холодильный цикл Мак - Магона и Джиффорда следующим образом.Газо-паровой выход отделителя 5 непосредственно сообщен с двухсекционной насадкой регенератора 14 через впускной клапан 11. Смесь поступает через впускной клапан 11 в двухсекционную насадку, первая секция которой выполняет функцию низкотемпературного фильтра конденсируюшихся примесей. Происходит конденсация СнНг 1 (углеводородной добавки). В цилиндр охладителя 10 поступает очищенный гелий высокого давления. После осугцествления процессов впуска и переталкивания происходит адиабатическое расширение гелия, в результате чего рабочее тело, поступившее через впускной клапан 11 (высокого давления) выталкивается через выпускной клапан 12 (низкого давления). При этом увеличивается объемный расход гелия и сконденсировавшийся углеводород выносится в более теплую зону двухсекционной пористой насадки, испаряется и выносится из охладителя 10 на всасывание в компрессор 1. Углеводород, отделенный во влагоотделителях грубой 6 и тонкой 7 очистки через дроссель 9 подается во всасывающую полость 2 компрессора 1 и сжимается вместе с поступающим из охладителя 10 рабочим телом.50 формула изобретения секционной позволяет выделять из рабочего тела углеводородную добавку в виде жидкости и задерживать ее в процессе впуска рабочего тела в охладитель благодаря большой поверхности теплообмена первой секции со стороны впускного клапана.При значениях отношения удельных поверхностей теплообмена двух секций насадки менее 2, часть углеводородной добавки 1. Микрокриогенная система, содержащая компрессор, соединенный нагнетательной и всасывающей линиями через впускной и выпускной клапаны с охладителем, имеющим регенератор с высокотеплоемкой пористой насадкой, и отделитель жидкой фазы с1278550 Составитель Н. Зайцева Редактор М. Бланар Техред И. Верес Корректор С. Черни Заказ 6776/32 Тираж 482 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4жидкостным и газо-паровым выходами, установленный на нагнетательной линии компрессора, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и упрошения конструкции, насадка регенератора выполнена двух- ,секционной, причем газо-паровой выход от делителя жидкой фазы непосредственно сообщен через впускной клапан с первой секцией насадки регенератора, а жидкостной выход соединен с всасываюшей линией компрессора, причем первая секция регенератора со стороны впускного клапана имеет удельную теплообменную поверхность в 2 - 4 разабольшую, чем вторая секция. 2. Рабочее тело микрокриогенной системы, содержащее Не, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности, в рабочее тело дополнительно введен углеводород метанового ряда типа С,Н, где и = 6 - 8, в количестве 10 - 30/о от общего объема рабочего тела,