Установка для получения сверхнизких температур

494574 Сова Советских Социалистических Рердублик(23) ПриоритетОпубликовано 05.12.75 Государственный комит Совета Мииистрав СС 3) ЪДК С 018 6215исакия 02.02.76 та ог уолпковаии 2) А В. И. Соболе обрет) Заявитель Физико-технический институт низких температур АН Украинской СС Я ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХНИЗКИМПЕРАТУР(54) УСТАНОВКА 2 о сравнительноорогого вещестИзобретение относится к криогенной технике, в частности к установкам для получения сверхнизких температур.Известна установка для получения сверхнизких температур путем растворения Не в Не", содержащая конденсатор, испаритель, теплообменник и камеру растворения, размещенные в вакуумной рубашке, находящейся в гелиевом криостате,Известна также установка для получения сверхнизких температур путем растворения Не в Не", включающая соединенные камеру смешения Не с Не 4, теплообменник, конденсатор, испаритель и камеру для жидкого Не, размещенные в отвакуумированной оболочке, опущенной в сосуд Дьюара, вакуумные насосы и соединительную трубопроводную арматуру. При нагревании испарителя испаренный Не попадает в конденсатор, где сжижается, и через теплообменник поступает в камеру растворения, в которой переходит из более концентрированной фазы в менее концентрированную; при этом происходит охлаждение, Затем под действием осмотического давления Не возвращается в испаритель, замыкая тем самым цикл.Недостатком этой установки является то, что время непрерывной работы определяется количеством Не, охлаждающего конденсатор, и практически ограничено 8 - 10 час, при этом для работы необходимбольшое количество очень два - Не,Целью изобретения является увеличение 5 времени непрерывной работы установки иуменьшение количества используемого Не", а также упрощение, удешевление установки и сокращение времени ее запуска.1 оставленная цель достигается тем, что 0 установка снабжена камерой для Не", которая жестко установлена на конденсаторе и соединена с сосудом Дьюара капилляром и вакуумным насосом, а камера для Не отделена от камеры смешения Не с Не- герметич ной перегородкой и соединена с вакуумныынасосом. Такое выполнение установки позволяет осуществить постоянный подлив жидкого Не, ох;) лаждающего конденсатор, через дроссель, поэтому установка может работать неограниченное время. Кроме того, наличие камеры с Не, которая находится в тепловом контакте с камерой растворения (пе следует путать с камерой для Нез, используемой в известной установке для охлаждения конденсатора), дает возможность применять для откачки Не из камеры, охлаждающей конденсатор, насосы с меньшей производительностью, что упЗд рощает, удешевляет установку и, кроме того,значительно ускорить предварительное охлагкдение камеры растворения.На чертеже изображена предлагаемая установка.Камера растворения 1 (пунктиром показана граница расслоения раствором) связанатрубками 2 и 3 с теплообменником 4, причемтрубка 2 доходит до дна, а трубка 3 оканчивается в верхней части камеры 1. После выхода из теплообменника 4 трубка 2 соединяется с испарителем 5, в котором имеется нагреватель 6. Испаритель соединен трубкой 7с конденсатором 8, который, в свою очередь,связан с теплообменником 4 трубкой 3. Конденсатор находится в тепловом контакте скамерой 9 для жидкого Не:, которая связанас внешней гелиевой ванной дросселем 10 (вкачестве дросселя можно использовать, например, капилляр). Кроме того, камера 9соединена трубкой 11 с насосом 12. Трубка 13связывает систему 14 для хранения смесиНе и Не 4 с конденсатором 8.Камера 15 для жидкого Не находится втепловом контакте с камерой 1 и соединяется трубкой 16 с насосом 17 и системой 18для хранения Не.Все перечисленные элементы установки,кроме насосов 12 и 17, систем 14 и 18, помещены в вакуумную рубашку 19, которая находится в гелиевом криостате 20.Процесс охлаждения происходит следующим образом,После заливки жидкого Не 4 в криостатвключается насос 12 и камера 9 через дроссель заполняется жидким Не 4, температуракоторого зависит от производительности насоса 12. При достаточно высокой производительности температура в камере 9, а следовательно, и в конденсаторе становится нижетемпературы расслоения растворов. В охлажденный конденсатор по трубке 13 поступает(из системы 14) смесь Не с Не", которая конденсируется и заполняет камеру 1, трубки 2и 3, испаритель 5.После того, как в камере 1 произойдетрасслоение растворов Не - Не", включаетсянагреватель 6. При этом в испарителе, гденаходится граница жидкость - пар, создаетсяизбыточное давление пара, состоящего главным образом из Не, который поступает потрубке 7 в конденсатор, сжижается и подается через теплообменник по трубке 3 в камеру 1. В последней Не растворяется в слабоконцентрированной фазе, что сопровождается поглощением тепла. Затем под действиемосмотического давления Не по трубке 2 возвращается в испаритель 5. Таким образом,происходит циркуляция Не. Хладопроизводи 40 45 50 55 д 10 15 20 с 35 тельность установки определяется скоростью циркуляции и температурой камеры 1. Минимальная температура зависит от хладопроизводительности и суммарного теплопритока к камере 1,Для упрощения и удешевления установки можно использовать насос 12 с малой производительностью. В этом случае температура конденсатора будет выше температуры расслоения раствора и запуск установки осуществляется следующим образом, Одновременно производится конденсация смеси Не с Не 4 из системы 14 в камеру 1, трубки 2, 3 и испаритель 5 и небольшого количества Не из системы 18 в камеру 15. 11 осле окончания конденсации и установления равновесной температуры включается насос 17, откачивающий г 1 е из камеры 15 через трубку 16 (в качестве насоса 17 удобно использовать, например, малогабаритный адсорбционный насос). Поскольку камера 1 находится в тепловом контакте с камерой 15, из которой откачивают пары над жидким Не, температура в камере 1 быстро становится нике температуры расслоения растворов, после чего включается нагреватель 6 и начинается циркуляция Не, аналогичная описанной выше. В тот момент, когда начнется охлаждение камеры 1 за счет перехода Не из верхней фазы в нижнюю, насос 17 может быть отключен и установка будет работать при температуре в конденсаторе, превышающей температуру расслоения растворов Не - Не 4.Камера 15 с Не, трубка 16, насос 17 и система 18 служат только для запуска установки. Предмет изобретения1. Установка для получения сверхнизких температур путем растворения Не в Не", содержащая соединенные камеру смешения Не с Не 4, теплообменник, конденсатор, испаритель и камеру для жидкого Не, размещенные в отвакуумированной оболочке, опущенной в сосуд Дьюара, вакуумные насосы и соединительную трубопроводную арматуру, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью увеличения времени непрерывной работы и уменьшения расхода Не", она снабжена камерой для Не:, которая жестко установлена на конденсаторе и соединена с сосудом Дьюара капилляром и вакуумным насосом,2. Установка по п, 1, отличающаяся тем, что, с целью сокращения времени запуска, камера для Не отделена от камеры смешения Не с Не 4 герметичной перегородкой и соединена с вакуумным насосом,494574 7 ставитель И, Соседов дактор 3. Горбунова Техред М. Семе тор Т. Фисенко Заказ 3117ЦНИ одписно ов ССС ипография, пр. Сапунова, 2 Изд. М 63И Государственного комго делам изобрете113035, Москва, Ж.35,Тираж 619тета Совета й 1 иннсчий и открытийаушская наб., д. 4