Магнитный рефрижератор

,801455126 А 1 5 В 21/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ илин, А.ШаОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) У.На 1 сцга 1 су, Н.Онана "А ягаг 1 п 8шадпегс геГг 18 егагог Ког яцрегй 1 цЫЬе 1 цш ыггЬ пед ячгсЬя апс 1 яцрегсопдцсг 1 п 8 рц 1 яе сод 1 Ларапеяе 3 оцгпа 1 оГ Арр 1 ей РЬуяся, ч. 24, И. 11,БоюешЬег, 1985, рр. 1538-1547.(57) Изобретение относится к криогенной технике и м.б. использовано дляполучения сверхтекучего гелия и криостатирования объектов, находящихсяпри т-ре 2 К, Цель изобретения - повышение холодопроизводительности рефрижератора. В верхней части теплоизолированного корпуса 2 расположен рабочий элемент 1, обладающий магнитокалорическим эффектом. Элемент 1 расположен в корпусе 2 с образованиемдвух герметичных полостей 3 и 4, частично заполненных жидким гелием,14551 Сверхпроводящий магнит 5 размещен ко ,аксиально корпусу в зоне элемента В элементе 1 выполнены несквозные каналы 6 со стороны одного из его торцов, Каналы 6 м.б. выполнены коль", цевыми или цилиндрическими и м.б.расположены концентрично один другому, Каналы 6 м.б. заполнены гранулами, вьшалненными из того же материала, что и элемент 1. Один канал 6 м.б, снабжен трубкой, выполненной из , диэлектрического материала с низкой теплопроводностью. Трубка м.б. уста" 76новлена с зазором относительно дна канала и иметь длину большую, чем глубина. канала 6. Конструкция рефрижератора позволяет улучшить теплообмен и уменьшить время выравнивания т-ры элемента 1. Наличие каналов 6 позволяет увеличить поверхность контакта элемента 1 и гелия при кипении и конденсации и увеличить т-рный градиент между теплоотдающей поверхностью и любой точкой внутри элемента 1.5 з.п. Ф-лы, 8 ил.10 Со 1а, = -- -+ ппп о, ф Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано , для получения сверхтекучего гелия нкриостатирования объектов, находящих" ся при температуре ниже 2 К. 5Целью изобретения является повыше,ние холодопроизводительности за счетулучшения теплообмена и уменьшения времени выравнивания температуры рабочего элемента.На Фиг.1 представлена схема магнитного рефрижератора; на Фиг.2 - видА на фиг.1 на фиг.З - сечение Б-Б ; на фиг.1; на Фиг,4 - рабочий элемент , с каналами цилиндрической и кольцевой формы; на фиг,5 - сечение В-В на фиг.4; на Фиг6 - рабочий элемент с каналами конической Формы; на фиг.7 - сечение Г-Г на фиг.б; на Фиг.8 - каналы ступенчатой цилиндрической 20 формы.Магнитный рефрижератор содержит рабочий элемент 1, установленный в верхней части теплоизолированного корпуса 2 с образованием двух полостей 3 и 4, каждая из которых частично заполнена жидким гелием.Коаксиально корпусу 2 в области рабочего элемента 1 размещен сверх- проводящий (импульсный) магнит 5, 30 В рабочем элементе 1 выполнены . нв-., сквозные каналы б со стороны верхнего и нижнего торцов. Причем каналы 6 выполнены так, чтобы выполнялось ус- ловие 2где 1 - расстояние от люоой точкивнутри тела рабочего элемента 1 до его ближайшей теплообменной поверхности;Э - теплопроводность рабочего. элемента 1;С - удельная теплоемкость рабоГчего элементад - минимальное время, необходимое для полного отвода выделившейся при намагничиваниитеплоты или снятия полезнойтепловой нагрузки при намагничивании.Паразитный объем жидкого гелия вканалах 6 (при Т = 4,2 К) охлаждает-ся при размагничивании и уменьшаетобщую холодопроизводительность, Дляуменьшения паразитного.объема состороны верхнего торца рабочего элемента 1 каналы б могут быть заполнены гранулами 7, выполненными из тогоже материала, что и рабочий элементВнутрь каналов 6 может быть вставлена с зазором относительно дна канала б по крайней мере одна трубка 8,выполненная из диэлектрического материала, с низкой теплопроводностью.Длина трубки 8 должна быть не меньшеглубины канала 6,гУстановка в каналах 6 трубки 8 собразованием контура естественнойциркуляции интенсифицирует снятиетепла при намагничивании за счет быстрой циркуляции жидкого гелия, стекающего вниз по трубке 8, и паро 1455176жидкостного гения, поднимающегося вверх под действием подъемной силы, образующейся из-за разности плотностей стекающего и поднимающегося гелия (явление пар-лифта).Трубки делают из диэлектрического материала, чтобы при изменении магнитного поля не наводились вихревые токи Фуко, которые приводят к нагреву тРубок 8 и, следовательно, к уменьшению холодопроизводительности. Малая теплопроводность трубок 8 необходима для теплоизоляции гелия, находящегося в трубке от окружающих трубку 8 гранул 7.Верхний торец рабочего элемента 1 омывается жидким гелием при Т = - 4,2 К.Каналы 6 могут в общем случае иметь произвольную форму, т.е. цилиндрическую, коническую, кольцевую и т,дРефрижератор работает следующим образом.При запитке .током сверхпроводящего магнита 5 рабочий элемент 1 нагревается, выделившееся тепло уносится за счет кипения жидкого гелия при температуре 4,2 К на верхней поверхности рабочего элемента 1. Затем происходит резкий вывод тока из магнита 5, температура рабочего элемента 1 падает до 0,6-0,8 К, пары гелия внутри полости 4 конденсируются на нижней поверхности, рабочего элемента 1 и стекают вниз. Затем цикл повторяется. Наличие каналов 6 позволяет увеличить поверхность контакта рабочего элемента 1 и гелия при кипении и конденсации и увеличить температурный градиент между теплоотдающей поверхностью и любой точкой внутри рабочего элемента, что позволяет уменьшить время теплопередачи и увеличить мощность установки,Формула изобретения1, Магнитный рефрижератор, содержащий теплоизолированный корпус, вверхней части которого расположен ра.бочий элемент, обладающий магнитокалорическим эффектом, с образованиемдвух герметичных полостей, частичнозаполненных жидким гелием, и сверхпроводящий магнит, размещенный коак 15 сиально корпусу в зоне рабочего элемента, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения холодопроизводительности за счет улучшения тепло .обмена и уменьшения времени выравнивания температуры рабочего элемента,в последнем выполнены несквозные каналы со стороны по крайней мере одного из его торцов.2. Рефрижератор по п.1, о т л и -25 ч а ю щ и й с я тем, что каналывыполнены кольцевыми.3. Рефрижератор по п,1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что каналы выполнены цилиндрическими,4, Рефрижератор по пп.1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что каналырасположены концентрично друг другу.5. Рефрижератор по п,1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что каналы за 35полнены гранулами, выполненными изтого же материала, что и рабочий элемент.6. Рефрижератор по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что по крайнеймере один канал снабжен по крайнеймере одной трубкой, выполненной издиэлектрического материала с низкойтеплопроводностью, установленной .сзазором относительно дна канала иимеющей длину, большую, чем глубина45последнего.1455176 оФиг.8 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор М.Бандура Заказ 7441/46 ВНИИПИ Государственного 113035, Составитель Н.КирьяноваТехпед МфДидык Корпектоо С.ШекмррТираж 462 .Подписноекомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРМосква, Ж"35, Раущская наб д. 4/5