Криогенная установка

(51)5 Р ОБРЕТЕ И КА содер- отаюг ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Научно-исследовательский институтэнергетического машиностроения МПУ им,Н.Э.Баумана и Московский авиационныйтехнологический институт им. К,Э. ЦиолковСКОГО(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 1160205, кл. Р 25 В 9/00, 1985.2. Авторское свидетельство СССРМ 389667, кл. Е 25 В 15/02, 1970,(57) Изобретение м.б. использовано в криогенной технике. Сущность изобретения:криогенная установка включает термосорбционный водородный компрессор, жащий несколько попеременно раб щих генераторов-абсорберов 1 - 3 с электронагревателями и охлаждающими змеевиками, подключенных с помощью обратных каналов к линиям прямого и обратного потоков, по линии прямого потока установлены водяной теплообменник 18, трехпоточный теплообменник 19 предварительного охлаждения, азотная ванна 20, основной рекуперативный теплообменник 21, клапан 23 впуска в рабочую камеру 24, клапан 25 выпуска, теплообменник нагрузки 26. Другая ветвь рабочей камеры 24 через перепускной клапан 27 связана с концевым теплообменником 28, погруженным в азотную ванну 20, паровое пространство которой связано с атмосферой через теплообменник предварительного охлаждения 19, 1 ил.Изобретение относится к криогенным установкам и может быть использовано в криогенной технике для получения низких температуРИзвестна криогенно-компрессорная установка, содержащая компрессор, блок предварительного охлаждения, вспомогательный теплообменник, основной теплообменник и расширительное устройство,10 включающее клапаны впуска, выпуска и перепуска, рабочую камеру, концевой теплообменник в виде пучка заглушенных трубок и теплообменник нагрузки ЦОднако для данной установки характер 15 ны недостаточные надежность и ресурс непрерывной работы, определяемые работой компрессора, как основного узла, содержащего движущиеся элементы,Известна криогенная установка, содержащая термосорбционный водородный компрессор, включающий несколько генераторов-абсорбентов с электронагревателями и охлаждающими змеевиками, и линии прямого и обратного потоков, соединенные 20 25 последовательно линией прямого потока водяной теплообменник, теплообменник предварительного охлаждения, азотную ванну, основной рекуперативный теплообменник, рабочий дроссель и теплообменник нагрузки 2. 30 Недостатком известной установки является малая холодопроизводительность, а следовательно, и малая эффективность, поскольку в качестве холодопроизводящего 35 процесса применяется эффект дросселирования,Цель изобретения - увеличение холодопроизводительности и ресурса работы криогенной установки. Поставленная цель достигается тем, что 40 в криогенной установке, содержащей термосорбционный водородный компрессор, включающий по крайней мере два генератора-абсорбера с электронагревателями и охлаждающими змеевиками, и линии прямого и обратного потоков, соединенные последовательно линией прямого потока водяной теплообменник, теплообменник предварительного охлаждения, азотную ванну, основной рекуперативный теплообменник,50 расширительное устройство, а также теплообменник нагрузки, расширительное устройство выполнено в виде рабочей камеры с двумя ветвями, клапанами впуска, выпуска и перепуска и концевым теплообменни 55 ком, причем одна ветвь камеры подключена к линии прямого потока после рекуперативного теплообменника через клапан впуска и к линии обратного потока перед теплообменником нагрузки через клапан выпуска,на другой ветви камеры последовательно установлены клапан перепуска и погруженный в азотную ванну концевой теплообменник, клапаны электрически связаны через блок управления с электронагревателями и регулирующими органами, установленными на охлаждающих змеевиках, а паровое пространство азотной ванны соединено с атмосферой через предварительный теплообменник.На чертеже изображена схема криогенной установки.Криогенная установка содержит генераторы-абсорберы 1 - 3, попеременно переключаемые от линии прямого с ресивером 4 и обратного с ресивером 5 потоков с помощью обратных клапанов 6 - 11,электро- нагреватели 12 - 14 и охлаждающие змеевики 15 - 17 с регулирующими органами. Ресиверы 4 и 5 предназначены для сглаживания пульсаций давления в линиях прямого и обратного потоков, по линии прямого потока установлены водяной теплообменник 18, трехпоточный теплообменник 19 предварительного охлаждения, азотная ванна 20, основной рекуперативный теплообменник 21, ресивер 22 для сглаживания пульсаций, клапан 23 впуска в рабочую камеру 24, клапан 25 выпуска, теплообменник 26 нагрузки, другая ветвь рабочей камеры 24 через клапан 27 перепуска связана с концевым теплообменником 28, погруженным в азотную ванну 20, паровое пространство которой связано с атмосферой через теплообменник 19 предварительного охлаждения, клапаны рабочей камеры электрически связаны через блок 29 управления с электронагревателями и регулирующими органами, установленными на охлаждающих змеевиках термосорбцион ного водородного компрессора,Криогенная установка работает следующим образом.При нагревании генератора-абсорбера 1 водород десорбируется и через обратный клапан 7 и ресивер 4 поступает в линию прямого потока установки, охлаждается в водяном теплообменнике 18, теплообменнике 19 предварительного охлаждения, азотной ванне 20, основном рекуперативном теплообменнике 21 (до криогенных температур ниже температуры жидкого азота) и далее из ресивера 22 попадает в расширительное устройство. По команде блока 29 управления открывается клапан 23 впуска, и газ высокого давления из линии прямого потока заполняет рабочую камеру 24, клапан 23 закрывается, открывается клапан 27 перепуска - часть газа из рабочей камеры 24 переталкивается в концевой теплообмен1728600 Формула изобретения 45 50 Составитель Н. ОлейникРедактор И. Шмакова Техред М;Моргентал Корректор И. Муска Заказ 1396 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ник 28, погруженный в азотную ванну 20, тем самым теплота сжатия в рабочейкамере отводится к жидкому азоту. Закрывается клапан 27 перепуска, открывается клапан 25 выпуска - происходит адиабатическое расширение водорода из рабочей камеры 24, сопровождаемое его охлаждением, Охлажденный водород поступает в теплообменник 26 нагрузки, где снимает теплоту объекта охлаждения и поступает последовательно в качестве обратного потока в основной теплообменник 21 и теплообменник 19 предварительного охлаждения, где охлаждает водород прямого потока высокого давления. После закрытия клапана 25 открывается клапан 27 перепуска, часть газа из концевого теплообменника 28 перетекает в рабочую камеру 24, в которой устанавливается промежуточное давление. Клапан 27 перепуска закрывается по команде блока 29 управления, и цикл расширительного устройства криогенной установки повторяется. Из линии обратного потока (ресивер 5) водород через обратный клапан 7 поступает в охлажденный с помощью змеевика 15 генератор-абсорбер 1, где абсорбируется газ при низком давлении,Для непрерывного производства холода криогенная установка должна иметь как минимум три генератора-абсорбера 1-3, переключаемые блоком 29 управления с цикла абсорбции на цикл десорбции и обратно. В каждый момент времени один генератор работает в режиме генерации, второй - абсорбции, третий - в переходном режиме. Поскольку частота циклов расширительного устройства 24 составляет 1-2 Гц, а частота переключения генераторов-абсорберов 10- 10 Гц, то для согласованной работы и обеспечения эффективности процессов нагревания и охлаждения генераторов-абсорберов в процессе абсорбции и десорбции необходимо подключение не менее пяти генераторов-абсорберов, управляемых совместно с расширительным устройством с помощью блока 29 управления.5 Криогенная установка, содержащаятермосорбционный водородный компрес сор, включающий по крайней мере два генератора-абсорбера с электронагревателями и охлаждающими змеевиками, и линии прямого и обратного потоков, соединенные последовательно линией прямого потока 15 водяной теплообменник, теплообменникпредварительного охлаждения, азотную ванну, основной рекуперативный теплообменник, расширительное устройство, а также теплообменник нагрузки, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения холодопроизводительности и ресурса работы, расширительное устройство выполнено в виде рабочей камеры с двумя ветвями, клапанами впуска, выпуска и перепуска и кон цевым теплообменником, причем однаветвь камеры подключена к линии прямого потока после рекуперативного теплообменника через клапан впуска и к линии обратного потока перед теплообменником 30 нагрузки через клапан выпуска, на другойветви камеры последовательно установлены клапан перепуска и погруженный в азотную ванну концевой теплообменник, клапаны электрически связаны через блок 35 управления с электронагревателями и регулирующими органами, установленными на охлаждающих змеевиках, а паровое пространство азотной ванны соединено с атмосферой через предварительный 40 теплообменник.