Охлаждающее устройство

ОП ИСАНЙЕ Союз Советскик Социалистичесник Республик(22) Заявлено 12.07.78 (21) 2648956/23-06.с присоединением заявки Йо(5)М. Кл.з Г 25 В 9/00 Государственный омнтет СССР но делам изобретений и отрытий(72) Авторы изобретения Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени высшее техйическое училище"им. Н. Э. Баумана(54) ОХЛАЖДЮОЩЕЕ УСТРОЙСТВО 1Изобретение относится к криогенной технике, а более конкретно каса ется охлаждающего устройства в виде холодильной газовой машины.. Известйы охлаждающие устройства 5 содержащие газораспределительный узел, рабочий объем постоянной величины с теплообменником на горячем конце, клапан перед теплообменником на горячем конце 13.Основным преимуществом этих устройств является простота конструкции, Отсутствие движущихся элементов позволяет значительно повысить надежность и ресурс реальной конструкции. 15Недостаток известных устройств ограничение достигаемой темперутуры. В предельном случае минимальная тем" пература газа на выходе из устройства определяется температурой адиа батического расширения хладагента. Поэтому использование таких устройсть ограничено областью температур выше криогенных.Этот недостаток устранен в извест- И ном устройстве, содержащем соединенные последовательно газораспредели тель, регенератор, теплообменник нагрузки, рабочий объвм постоянной ве" личины и холодильник, соединенный 30 с горячим концом последнего через регулятор 2.. Недостатдк такого устройства - его небольшая термодинамическая эффективность из-за повьааенного расхода газа. Повышенный расход газа обусловлен тем, что заполнение рабочего объема постоянной величины происходит охлажденным газом и с одной стороныеЦель изобретения - повышение термодинамической эффективности устройства.Цель достигается тем, что газо- распределитель соединен с горячим концом рабочего объема байпасной линией с дросселем. Байпасную линию с дродселем целесообразно выполнять в виде капиллярной трубки,а регулятор в виде калиброванного отверстия малого диаметра.На Фиг.1 представлена схема данного устройства; на фиг.2 - индикаторная диапрамма для холодной полости рабочего объема.Устройство содержит соединенные последовательно газораспределитель 1, регенератор 2, теплообменник 3, нагрузки, рабочий объем 4 постоянной величины и холодильник 5, соеди-; ненный с горячим концом 6 рабочего+ Гобъема 4 через регулятор 7, Газораспределитель 1 соединен с горячимконцом 6 рабочего объема 4 байпаснойлинией 8 с дросселем, которая выполнена в виде капиллярндй трубки. Регулятор 7 выполнен в виде калиброванного отверстия малого диаметра.Индикаторная диаграмма, представленная на фиг.2.,относится к холоднойполоСти рабочего объема 4, котораяобразована стенками рабочего объема4 и левой границей газового вытеснителя,Газовым вытеснителем является порция газа в объеме 4, которая в про-,цессе работы охлаждающего устройства не покидает объем 4 постоянной 15величины, а совершает возвратно-поступательное движение внутри последнего с одновременным изменением своегд объема за счет сжимаемости газа.Работает устройство следующим образом.При открытом впускном канале газораспределителя 1 происходит заполнение сжатымгазом рабочего объема 4постоянной величины, причем заполнение происходит с двух сторон - черезрегенератор 2, теплообменник 3 нагрузки и через кайилляр 8.Давление в объеме 4 постоянной величины растет, следовательно объем газового вытеснителяуменьшается. Однако в процессе напол нения (фиг.2 точки а,б,в) левая граница газового вытеснителя первона"чально перемещается влево (эа счетгаза, вытекающего из теплообменника5 - до выравнивания давлений в теплообменнике 5 и объеме 4, а затемвправо (газ иэ теплой полости начинает перетекать в теплообменник 5) .Уменьшение объема газового вытеснителя компенсируется натеканием газа 40через капиллярнуб трубку 8. После.закрытия впускного канала газораспределителя 1 (при этом выпускной каналеще закрыт)в объеме 4 происходит расширение газа (фиг.2 точки в,г) .Левоесечение газового вытеснителя продолжает перемещаться вправо. Этообеспечивается перетеканием газа иэ теплойполости объема 4 постоянной величиныв теплообменник 5, где отводится тепло сжатия газа в теплой полости объема 4. Запаздывания изменения давленияв теплообменнике 5 по сравнению собъемом 4 обусловлено выполнением,входа в теплообменник 5 в виде калибровнного отверстия малогО диаметра. 55Пдсле открытия выпускного каналараспределителя 1 происходит снижениедавления (фиг,2 точки г,д) в объеме4 постоянной величины, левая грани"ца газового вытеснителя перемещаетсявлево (происходит увеличение объемагазового вытеснителя). Далее происходит вытекание газа иэ теплообменника 5 в теплую полость объема 4,что приводит к перемещению газовоговытеснителя влево (фиг.2 точки д-а).Наличие капилляра 8 обеспечиваетвозврат левой границы газового вытеснителя в первоначальное положение(к моменту открытия впускного канала),Описанный цикл осуществляется вохлаждающем устройстве, при отсутствии перемешивания порций газа вобъеме 4. Выполнение входа в теплообменник 5 в виде калиброванного отверстия малого диаметра, а также задержка между периодами открытия каналов впуска и выпуска газораспределителя 1 позволяет осуществить вохлаждающем устройстве регенеративный цикл, подобный циклу тепловогонасоса Гиффорда-Мак-Магона.Соединение горячего койца объема4 с газораспределителем 1,капиллярной трубкой позволяет на 20-30 снизить расход газа через охлаждающееустройство по сравнению с известнымустройством (так как компенсацияснижаемости газового вытеснителяпроисходит теплым газом через капилляр, а на холодном - в известномустройстве - через регенератор 2),Кроме того, изменяя размеры капиллярной трубки, изменяют индикаторную диаграмму холодной полости итем самым увеличивают или уменьшаютхолодопроизводительность охлаждающего устройства.Термодинамическая эффективностьустройства повышается в 1,3-1,6 раза.Формула изобретения1. Охлаждающее устройство, содер-, жащее соединенные последовательно гаэораспределитель, регенератор,теплообменник нагрузки, рабочий объем постоянной величины и холодильник, соединенный с горячим концом последнего через регулятор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, газораспределитель соединен с горячим концом рабочего объема байпасной линией с дросселем.2. Устройство по п.1 о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что байпасная линия с дросселем выполнена в виде капиллярной трубки, а регулятор - в виде калиброванного отверстия малого диаметраИсточники информациипринятые вд внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 527569, кл. Г 25 В 9/00, 1975.2. Авторское свидетельство СССР М 623067, кл. Г 24 В 9/00, 1977,779760 к Составитель Ю. К Техред Н.Бабурка имник Корректор Н. Ст Коваль актор Подписно 8004 д. 4/ 3 Милиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4 4И Госудапо дела5, Москв Тираж 5 венного зобретен Ж, Ра итета СССи открытикая наб.