Способ получения низких температур

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик р 1985640(51)М.Кл з Г 25 В 9/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытии(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР Изобретение относится к криогенной технике.Известны. способы получения низких температур в регенеративном цикле с однократным дросселированием смеси высоко- и низкокипящих хладагентов 1 Ц и 23.Недостатком данных способов является относительно низкая термодинаемическая эффективность, что обусловлено отсутствием возможности регенерации тепла прямого и обратного потоков при оптимальных концентрациях высококипящих хладагентов.Эти недостатки в значительной мере устранены в способах получения низких температур, основанных на использовании эффекта смещения внсоко-,и низкокипящих хладагентов Г 33 и Г 4 ,Наиболее близким по техййческой сущности к предлагаемому является способ получения низких температур путем охлаждения прямых потоков высококипящего и низкокипящего компонентов обратным потоком, последующего смешения компонентов и дросселирования полученной смеси 15 3,Недостаток указанного способа - относительно низкая термодинамическая эффективность при переменных рабочих давлениях - вызван тем, чтоколичество высококипящего хладагента,подаваемое в камеру смешения, независит от давления в прямом потокенизкокипящего хладагента.Поэтомупри переменном давлении в камеру смешения подается произвольное, а не оптимальное количество высококипящего 10 хладгента, что снижает максимальнуюхолодопроизводительность. Если же впрямых потоках поддерживать постоянное давление, например, с помощьюредукторов, то возникают дополнительные потери вследствие дросселирования в них хладагентов.Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности полу.чения низких температур при различных давлениях компонентов. Поставлеиная цель достигаетсятем, что перед смешением компонентыпредварительно дросселируют до одинакового давления, причем при пони .жении давления низкокипящего компонента перед охлаждением расход высококипящего компонента увеличивают.На чертеже представлена схема установки, реализующей предлагаемыйспособ.Установка содержит баллоны 1 и 2со сжатыми низко- и высококипящимикомпонентами, к которым через запорные устройства 3 и 4 и соответствующие каналы 5 и 6 высокого давления,последовательно подключены теплообменник 7, регуляторы 8 давления и9 расхода, камера 10 смешения, дроссель 11 и теплообменник 12, гидравлически соединенный с каналом 13 обратного потока. 10Регулятор 8 давления настраивается таким образом, что давление на еговыходе меньше давления на входе врегулятор 9 расхода. Этот перепаддавлений зависит от его конструктивного исполнения, термодинамическихсвойств компонентов и от диапазонарабочих давлений.Регулятор 9 расхода функциональносвязан с давлением в прямом. потокенизкокипящего компонента таким образом, что с понижением этого давления расход высококипящего компонента возрастает.Способ осуществляется следующимобразом.25Открытием запорных устройств 3 и 4осуществляют подачу компонентов избаллонов 1 и 2 по соответствующимканалам 5 и 6 высокого давления втеплообменник 7, где они охлаждаются 30обратным потбком.В регуляторе 8 низкокипящий компонент дросселируется до давления ниже,чем давление на входе в регулятор 9,и под более низким давлением подает- З 5ся в камеру 10 смешения, в которуюподается дозированное регулятором 9расхода количество высококипящегохладагента.Затем образовавшаяся с понижением температуры смесь компонентов расширяется в дросселе 11 и после снятия нагрузки в теплообменнике12 по каналу 13 обратного потока выводится иэ установки,Регулятор 9 выполняет две фУнкции: 45изоэнтальпийно снижает давление потока высококипящего компонента до давления смешения и изменяет в камересмешения концентрацию высококипящегокомпонента, в зависимости от давления в прямом потоке низкокипящего компонента при температуре окружающейсреды. Такой способ управления регулятором 9 условно показан пунктирной линией.Регулятор 9 может управляться иболее сложным способом, например подавлению в прямом потоке низкокипящего компонента и концентрации компонентов в камере смешения. В этомслучае точность поддержания в камере 60смешения оптимального состава смеси будет выше, однако при этом значительно усложнится установка.Хотя функциональное назначение регуляторов 8 и 9 различно, принцип и схема их работы во многом могут быть подобны.Введение процесса дросселирования низкокипящего компонента непосредственно перед смешением позволяет использовать высококипящие компоненты с более высоким изотермическим дроссель-эффектом, введение которых в известных способах невозможно из-за недопустимо низких рабочих давлений, ограниченных сверху давлением насыщения высококипящих компонентов, с критической температурой выше температуры окружающей среды.Регулирование расхода высококипящего компонента обеспечивает высОкую термодинамическую эффективность способа в широком диапазоне изменения давлений за счет оптимального расхода высококипящего компонента и максимальных значений суммарного дроссель-эффекта компонентов и тепла смешения.Расчетами установлено, что термодинамическая эффективность предлагаемого способа получения низких температур выше известных более чем в1,32 - 1,4 раза.Формула изобретенияСпособ получения низких температур путем охлаждения прямых потоковвысококипящего и низкокипящего компонентов обратным потоком, последующего смешения компонентов и дросселирования полученной смеси, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения термодинамическойэффективности при различных давлениях компонентов, перед смешениемкомпоненты предварительно дросселируют до одинакового давления, причемпри понижении давления низкокипящего компонента перед охлаждением расход высококипящего компонента увеличивают.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 333857, кл, Е 25 3 1/00, 1970.2, Авторское свидетельство СССР9333858, кл. Е 25 3 1/00, 1970.3. Авторское свидетельство СССРР 676828, кл, Г 25 В 9/02, 1977.4. Авторское свидетельство СССРР 561055, кл, Г 25 В 9/02, 1974,5, Авторское свидетельство СССРР 787818, кл, Г 25 В 9/02, 1978.985640 Составитель Р. Килимникактор М. Рачкулинец Техред М,Коштура Корректор О. Билак Зак пиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн 10150/62 ВНИИПИ Госуда по делам из 113035, Москва, Ти стве брет Жж 543 Подписого комитета СССРий и открытийРаушская наб д. 4/5