Способ охлаждения объекта

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 739313 Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликпо делам иаооретеиий и открытий(72) Авторы изобретения В. И. Метенин и В, В, Бобров Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ОБЪЕКТА Изобретение относится к холодильнойтехнике, а более конкретно - к способам охлаждения объектов в результате использования энергии сжатого газа, разделяемого ввихревой трубе на холодный и горячий потоки.Преимущественная область применения -эпизодическое охлаждение крупногабаритных объектов до весьма низких температур (170 - 190) К,Известны способы охлаждения объектовпутем энергетического разделения сжатого газа в вихревых трубах. Охлаждениеосуществляют в результате контакта охлаждаемого объекта с холодным воздухом, выходящим из отверстия диафрагмы вихревойтрубы 1.Аппараты, в которых реализуются указанные способы, обладают сравнительно низким температурным эффектом охлаждения,а необходимость в теплообменной аппаратуре делает их громоздкими и менее надежными.Известны также и способы охлажденияобъекта, размещенного в холодильной камере, с помощью последовательно соединенных вихревых труб путем разделения всего 2расхода сжатого газа в вихревой трубе первой ступени на холодный и горячий потоки 2.Данный способ по своей технической сущности наиболее близок описываемому.Однако расход холодного потока, подаваемого к объекту охлаждения, в этом случае незначителен, так как на каждой ступени расширения часть газа выбрасывают в,атмосферу (горячий поток) . Вследствие этого на охлаждение крупногабаритного объ екта, имеющего значительную массу, требуется достаточно много времени, что в конечном счете приводит к большим энергетическим затратам.Цель изобретения - сокращение энергетических затрат.Данная цель достигается тем, что охлаждение объекта ведут в два этапа, причем на первом этапе в холодильную камеру подают холодный, поток вихревой трубы первой ступени в количестве, составляющим 35 - 50% расхода сжатого газа и с температурой 210 в 2 К, а на втором этапе холодный поток этой трубы разделяют в вихревой трубе второй ступени на охлажденный и подогретый, и в камеру подают охлажденныйпоток с температурой 170 в 1 К и в количестве, равном 10 - 30% расхода холодного потока первой ступени, причем на первом этапе весь перепад давления сжатого газа от 0,6 - 0,8 МПа до 0,1 МПа срабатывают ввихревой трубе первой ступени.На фиг. 1 приведены графические зависимости, показывающие изменение темпера туры охлаждаемого объекта во времени в зависимости от способа охлаждения, на которых кривая А иллюстрирует процесс комбинированного охлаждения объекта, когда в камеру вначале подается холодный потокпервой ступени расширения (участок аВ), а затем дополнительно охлажденный потоквторой ступени (участок бс), а кривая Биллюстрирует процесс охлаждения объекта ," .газом, прошедшим двухступенчатое расширение в вихревых трубах.На фиг. 2 схематически изображен аппарат, реализующий описываемый способохлаждения,Повышение экономичности охлажденияобъекта достйгается за счет того, что на первом этапе в холодильную камеру подаетсявесь холодный поток вихревой трубы первойступени энергетического разделения. Температура этого потока Тх выше, чем требуемая Тхв, которую можно обеспечить при дальнейшем расширении в вихревой трубе второй ступени, однако расход достаточно велик,и захолаживание объекта до температуры Тх, происходит гораздо быстрее, чемпри двухступенчатом расширении.По достижении объектом температурыТ холодный поток первой ступени отключается от холодильной камеры и подается вовторую ступень расширения, где разделяется на охлажденный и подогретый потоки. Охлажденный поток, имеющий температуру Тхр,прокачивается через камеру холода и способствует понижению температуры объектаот Тх 1 до ТхрВ результате при комбинированном охлаждении, когда предварительное захолаживание объекта осуществляется холодным потоком первой ступени, а окончательноеза счет дополнительно охлажденного потока второй ступени, значительно сокращается время г, необходимое для достижения объектом минимальной температуры (фиг. 1).По сравнению с двухступенчатым охлаждением, описанный способ дает определенныйвыигрыш во времени (се - г), что в конечном счете приводит к уменьшению требующегося количества сжатого воздуха и, следовательно, снижает энергетические затраты на охлаждение.Аппарат для реализации способа содержит вихревые трубы 1 и 2 первой и второйступеней энергетического разделения сжатого газа, холодильную камеру 3, вихревойэжектор 4 и трехходовой кран 5.При работе-айпаратана режиме максимальной холодопроизводительности (мини 1 Е 15 эф п 3 4 Е мальный температурный эффект охлаждения) холодный поток первой ступени расширения с помощью трехходового крана 5 направляется в камеру 3, откуда часть газа откачивается эжектором 4, а другая часть через внутреннюю полость вихревой трубы 2 вытекает в атмосферу. Расход потока, проходящего через камеру 3, составляет 35 - 50% расхода сжатого газа, а температура 20 - 230 К. В этом случае весь перепад давления сжатого газа с 0,8 - 0,6 МПа до 0,1 МПа срабатывается в одной ступени энергетического разделения.При переключении трехходового крана 5 во второе рабочее положение холодный поток первой вихревой трубы подается в сопловой аппарат вихревой трубы 2, где разделяется на охлажденный и подогретый потоки.Подогретый газ выбрасывается в атмосферу, холодный же поступает в камеру 3, а затем в качестве пассивного потока в эжекционную камеру вихревого эжектора 4, где смешивается с активным потоком (горячим потоком вихревой трубы первой ступени) и выбрасывается в атмосферу. В этом случае температура холодного газа в камере 3 составляет 170 в 1 К, а расход 10 в30% расхода холодного потока первой ступени расширения.Вследствйе того, что расход холодного потока на первом этапе охлаждения довольно значителен, захолаживание объект. дотемпературы 210 - 230 К происходит быстрее, чем при двухступенчатом расширении, а это создает условия для ускоренного достижения минимальной температуры привключении в работу второй ступени расширения.Таким образом, способ комбинированного охлаждения, реализуемый в вихревом холодильном аппарате, обеспечивает ускорение (по сравнению с двухступенчатым) охлаждения объекта с меньшими затратами сжатого воздуха. Формула изобретения 4350 И 1,Способ охлаждения объекта, преимущественно крупногабаритного, размещенного в холодильной камере, с помощью последовательно соединенных вихревых труб, путем разделения всего расхода сжатого газа в вихревой трубе первой ступени на холодный и горячий потоки, отличающийся тем, что, с целью сокрашения энергетических затрат, охлаждение объекта ведут в два этапа, причем на первом этапе в холодильную камеру подают холодный поток вихревой трубы первой ступени в количестве, составляющем 35 - 50% расхода сжатого газа, и с температурой 210 - 230 К, а на втором этапе холодный поток этой трубы разделяют в вихревой трубе второй ступени на охлажденный и подогретый, и в камеру подают ох739313 ТХ 2 лажденный поток с температурой 170 - 190 К и в количестве, равном 10 - 30% расхода холодного потока первой ступени.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первом этапе весь перепад давления сжатого газа от 0,6 - 0,8 МПа до 0,1 МПа срабатывают в вихревой трубе первой ступени. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР128986, кл. Р 25 В 9/02, 1959,2. Меркулов А. П. Вихревой эффект и цего применение в технике. М., Машиностроение, 1969, с. 111 - 112.Редактор М. Васильева Заказ 2906/34 Составитель Ю. Техред К. Шуфр Тираж 575 ЦНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Мс ква, Ж - 35, Рау лиал ППП Патент, г. Ужго