Холодильная установка

(22) Заявлено 02,07.80 (21) 2947580/23-0 1) М. Кл. Г 25 В 21/00 рисоединением заявкиГвеударстееллыл камлтет СССРитет -23) П елам изобретений Опубликовано 07.04,82. Бюллетень13 3) УДК 621.57 (088.8)тк рмтк Дата о икования описания 17.04.82 2) Авторы изобретен Синяв В. М. Бродянский, Ю.(71) Заявитель сковский ордена Ленина 4) ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА лежащий по температурному уровню энерготрансформирующий блок 11.Недостатки этой установки - сложностьсистемы управления включением энерготрансформирующих блоков и термических контактов, а также значительное увеличение массы блоков, работающих при относительно высоких температурах, что вызвано увеличением количества трансформируемого,тепла по мере перехода к вышележащим блоо кам,Известна также холодильная установка,содержащая последовательно установленные энерготрансформирующие блоки и циркуляционный канал для теплоносителя с нагнетателем. При работе этой холодильной установки на все энерготрансформирующие блоки, выполненные из парамагнетика, одновременно накладывают, а затем снимают магнитное поле. Посредством нагнетателя через блоки проталкивают теплоноситель. При наложении поля создают поток теплоносителя с направлением от холодного конца к теплому, а при снятии - от теплого к холодному.При наложении поля тепло намагничивания парамагнетика снимают обратным потоком Изобретение относится к низкотемпературной технике, в частности к специальным методам получения низких температур.Известна холодильная установка содержащая ряд энерготрансформирующих блоков, которые соединены между собой через термовыключатели. Блоки и термовыключатели подключены к соответствующим управляющим устройствам,При работе этой установки поочередно накладывают и снимают электрическое поле на четные и нечетные энерготрансформирующие блоки из параэлектрического материала, при этом одновременно вводят в термический контакт блоки, на которые наложено поле, с соседними вышележащими по температурному диапазону блоками, находящими- ся вне поля, При наложении поля энерго- трансформирующие блоки нагреваются вследствие поляризации материала, а при снятии поля - охлаждаются. При замыкании термических контактов тепло поляризации от нагретых (например, четных) блоков передается охлажденным (например, нечетным). Этим достигается ступенчатая трансформация тепла с нижележащего на вышеки 1 т и Н. Д.,:ИашковФергетический-танктеплоносителя и в конечном итоге отводят вокружающую среду. При снятии поля прямой поток охлаждают, отдавая тепло последовательно тем же блокам, охлажденным врезультате .размагничивания 12.Недостаток этой установки - необходи- ймость реверсирования потока теплоносителя,что снижает ее термодинамическую эффективность и надежность.Целью изобретения является повышениетермодинамической эффективности.оПоставленная цель достигается тем, чтокаждый энерготрансформирующий блокснабжен двумя тепловыми ключами, а циркуляционный канал выполнен в виде замкнутого с линиями прямого и обратного пото, ков, размещенными в тепловом контакте с 15тепловыми ключами блоков.На фиг. 1 изображена схема предлагаемой холодильной установки; на фиг. 2разрез А - Л на фиг. 1.Установка содержит последовательно установленные энерготрансформирующие бло 10ки 1 и циркуляционный канал 2 для теплоносителя с теплообменником 3 и нагнетателем 4. Каждый энерготрансформирующийблок 1 снабжен двумя тепловыми ключами5 и 6, а циркуляционный канал 2 выполнен пв виде замкнутого контура с линией 7 прямого потока и линией 8 обратного потока.Линии 7 и 8 размещены в тепловом контактес тепловыми ключами 5 и 6. Между смежными блоками 1 установлены теплоизолирующиепрокладки 9. Установка размещена в теплоизоляционном кожухе 10 с термостатируемой камерой 11 и охлаждаемым объектом 12.По бокам ряда блоков 1 установлены электроды 13 и 14,Установка работает следующим образом.По замкнутому контуру посредством нагнетателя 4 стационарно прокачивают газовый или жидкий теплоноситель. При наложении поля на все блоки 1 сегнетоэлектрикполяризуется, в результате чего его температура повышается. Одновременно с наложением поля выключают все тепловые ключи 5 и замыкают тепловые ключи 6. В результате этого тепло поляризации через ключи 6 отводят к теплоносителю, проходящему 4 з по участку линии 8 обратного потока. Прямой поток, проходящий в это время по участку линии 7, не имеет теплообмена с энерготрансформирующими блоками 1, его охлаждение осуществляют путем передачи тепла только тепловым ключам 5, имеющим для ф этого достаточную теплоаккумулирующую способность.После того, как температуру блоков 1снизят до значений, близких к первоначаль-, ным, т,е. до наложения поля, электрическое поле снимают со всех блоков, осуществляя деполяризацию сегнетоэлектрика. При этом размыкают тепловые ключи 6 и замыкают тепловые ключи 5. В результате тепло от прямого потока теплоносителя, а также тепло, аккумулированное ключами 5 в течение предыдущего полуцикла, предают блокам 1, охлажденным в результате деполяризации сегнетоэлектрика.Прямой поток теплоносителя после охлаждения поступает в камеру 11 и осуществляют термостатирование объекта 12, отбирая от него тепло.Далее процессы поляризации и деполяризации сегнетоэлектрика в блоках 1 повторяют. Тепло отводят в окружающую среду посредством теплообменника 3,Использование теплоаккумулирующей способности тепловых ключй 5 и 6 для охлаждения прямого потока при разомкнутых ключах 5 и для нагрева обратного потока при разомкнутых ключах 6 вместо специальных устройств для охлаждения и нагрева теплоносителя - важная особенность предлагаемого устройства, так как она обеспечивает простоту и высокую надежность устройства,Устройство можно построить и на базе магнитокалорического эффекта с использованием в,энерготрансформирующих блоках ферромагнетика, В этом случае вместо электродов 13 и 14 устанавливают электромагниты, которые целесообразно размещать снаружи теплоизоляции.В предлагаемом устройстве можно использовать в принципе тепловые ключи любого типа. Однако наилучший вариант - применение тепловых ключей, действие которых основано на значительном изменении теплопроводности (на несколько порядков) при понижении или повышении температуры ключа в определенном для каждого случая и весьма ограниченном диапазоне температур (несколько градусов). Наряду с существенным упрощением системы управления ключами (практически они становятся автоматическими, таккак не требуют специальных внешних органов управления: замыкание и размыкание их происходит в результате повышения и понижения температуры блоков соответственно при поляризациии деполяризации сегнетоэлектрика); эти ключи дают возможность работать практически на предельных частотах циклов поляризациидеполяризации. Надежность устройства с такими ключами еще более повышается.Повышение термодинамической эффективности обеспечивается следующим. Стационарность потока теплоносителя. т.е. отсутствие механического реверсирования потока, позволяет работать на весьма большой частоте циклов, Сегнетоэлектрические (как и ферромагнитные при использовании магнитокалорического эффекта) материалы обладают способностью к периодической поляризации (намагничиванию) с частотой до 10 фГц, в то время как в известной установке реверсирование потока не позволяет поддерживать цикличность более 10 - 20 Гц. Повышение цикличности ведет к существенному (в два и более раз) снижению потерь на гистерезис, которые являются для циклов с электро- и магнитокалорическими эффектами основными. Кроме того, повышение цикличности ведет к относительному (на цикл) снижению многих других потерь, связанных, например, с теплопритоками через теплоизоляцию и теплопритоками по элементам конструкции.Формула изобретенияХолодильная установка, содержащая последовательно установленные энерготрансформирующие блоки и циркуляционный канал для теплоносителя с нагнетателем, отличающаяся тем, что, с целью повышениятермодинамической эффективности, каждыйэнерготрансформирующий блок снабженЗ двумя тепловыми ключами, а циркуляционный канал выполнен в виде замкнутого контура с линиями прямого и обратного потоков, размещенными в тепловом контакте степловыми ключами блоков.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3650117, кл, 62 - 3,опублик. 1972,2. Патент США3413814, кл. 62 - 3,опублик. 1968,Составитель Ю. Килим пик Редактор И. Николайчук Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга Заказ 21 1/21 Тираж 542 Подписное ВНИИПИ ГосударственногО комитета СССР по делам Изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная; 4