Способ получения холода

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1260647 А1 (5D 4 F 25 В 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2778327/23-06 (22) 30.05.79 (46) 30.09.86. Бюл. № 36 (72) А. М. Архаров, А. Т. Десятов, В. Л. Бондаренко, В. Г. Пронько, Б. Д. Краковский, С. М. Корсаков-Богатков, В. П. Юшин и А. М. Копова (53) 621.57.4 (088.8) (56) Техника низких температур / Под ред.

Е. И. Микулина, И. В. Марфениной, А. М. Архарова.: Энергия, 1975, с. 59, 351.

Кириллин В. А. и др. Техническая термодинамика. М.: Энергия, 1974, с. 205. (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА путем адиабатического расширения при истечении предварительно сжатого хладагента, отличающийся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, истечение хладагента производят с генерированием акустических колебаний, энергию которых отводят из зоны истечения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отвод энергии акустических колебаний производят путем преобразования ее в электрическую и передачи последней на уровень температур окружающей среды.

1260647

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к технологическим процессам производства холода в криогенных установках, и предназначено для использования на последних ступенях охлаждения в рефрижераторных и ожижительных криогенных системах.

Известен способ получения холода в криогенных установках, заключающийся в сжатии газообразного хладагента, охлаждении его обратным потоком и последующем адиабатическом расширении с отдачей внешней работы в виде механической энергии — детандировании.

В процессе детандирования происходит охлаждение расширившегося газа за счет совершения им внешней работы. Внешней работой является работа сил давления газообразного хладагента на поршень либо лопатки турбины (в зависимости от типа применяемого расширительного устройства), в результате чего внутренняя энергия сжатого хладагента превращается в механическую энергИю и отводится с вала машины.

Однако указанный способ требует создания расширительных машин — детандеров, призванных работать при низких температурах, а иногда и при условии фазового перехода хладагента. Создание таких детандеров является сложной технической задачей.

Более простым по техническому осуществлению является способ получения холода путем адиабатического расширения при истечении предварительно сжатого хладагента.

Эффект охлаждения в этом способе возникает в результате дросселирования сжатого газа, при этом адиабатный поток совершает работу против сил трения и на преодоление местного сопротивления. превращается в тепло, усваивается этим же потоком и остается в холодной зоне, т. е. в зоне дросселирования. Понижение температуры в процессе дросселирования реального газа обусловлено уменьшением его энтропии в процессе изотермического сжатия, и, следовательно, дросселирование есть лишь средство для получения холода, «обусловленного» изотермическим сжатием.

Недостатком процесса дросселирования является низкая термодинамическая эффективность. Указанный недостаток обусловлентем, что совершаемая потоком хладагента работа не отводится из зоны дросселирования, а переходит в тепло, вследствие чего велика необратимость процесса.

Цель изобретения — повышение термодинамической эффективности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу истечение хладагента производят с генерированием акустических колебаний, энергию которых отводят из зоны истечения.

Кроме того, отвод энергии акустических колебаний может быть произведен путем

5

1О

ЗО

40 !

45 преобразования ее в электрическую и передачи последней на уровень температур окружающей среды.

Отвод энергии акустических колебаний может быть проведен также с помощью волновода с последующим переводом ее в тепло на уровне температуры окружающей среды.

Генерирование акустических колебаний при истечении хладагента может быть произведено, например, при истечении через газоструйный свисток.

На чертеже изображена схема устройства реализующего данный способ.

Устройство состоит из компрессора 1, подключенного через теплообменник 2 к свистку 3. Свисток 3 расположен в зоне 4 дросселирования. В зоне 4 дросселирования также расположен акустоэлектрический преобразователь 5 с проводниками 6.

Устройство работает следующим образом.

Компрессором 1 осуществляют изотермическое сжатие хладагента, в теплообменнике

2 его рекуперативно охлаждают, затем через свисток 3 осуществляют адиабатическое истечен и е хл ада ген та в зону 4 д росс ел и рования. Акустоэлектрический преобразователь 5 преобразует излучаемую свистком акустическую энергию в электрическую, которую отводят из холодной зоны по проводникам 6.

Доля располагаемой изоэнтропной разности энтальпий, которая теоретически может быть преобразована в акустическую энергию в процессе расширения хладагента при истечении, при условии соответствующего подбора параметров истечения, достигает 70 — 7500.

Таким образом, способ получения холода представляет собой процесс адиабатического расширения хладагента с частичным совершением внешней работы. Величина этой работы определяет возможную дополнительную холодопроизводительность по сравнению с дросселированием.

Кроме того, осуществляя процесс адиабатического расширения хладагента с частичным совершением внешней работы, т. е. приближаясь по эффективности к детандированию, он не требует применения расширительных машин-детандеров, сохраняя тем самым конструктивную простоту и надежность дросселирования.

Расчеты показывают, что термодинамическая эффективность данного способа получения холода выше эффективности процесса дросселирования и составляет примерно

10 — 1600.

Использование предлагаемого способа позволит увеличить эффективность холодопроизводящего процесса в целом на 7 — 11Я, Способ получения холода может быть использован в системах, работающих как на гелии, так и на водороде, неоне, азоте и смесях газов.