Устройство для охлаждения объекта жидким хладагентом

 

Использование изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для охлаждения объектов в электронике и медицинской технике. Сущность изобретения: устройство для охлаждения обьекта жидким хладагентом содержит камеру для размещения охлаждаемого обьекта , герметичный резервуар - для жидкого хладагента и теплоизолированные трубопроводы подачи хладагента и отвода парожидкостной смеси хладагента. На трубопроводе подачи хладагента в камеру установлен дроссельный вентиль для снижения температуры хладагента, а в паровой полости резервуара размещен теплообменник для конденсации паров хладагента в ней. Теплообменник подключен к трубопроводу отвода парожидкостной смеси из камеры и сообщен с атмосферой для сброса паров хладагента 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 25 0 3/10

ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4913497/13 (22) 22.02.91 (46) 30.11.92, Бюл. ¹ 44 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники (72) В.Г.Баранов и Ф.В. Устенко (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1500817. кл. F 25 0 3/10, 1987, Авторское свидетельство СССР й; 1377544, кл. F 25 D 3/10, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ

ОБЪЕКТА ЖИДКИМ ХЛАДАГЕНТОМ (57) Использование: изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для охлаждения обьектов в электро. нике и медицинской технике. Сущность

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к устройствам для охлаждения обьектов криогенными жидкостями, используемым. например, в электронике и медицинской технике.

Известно устройство для охлаждения объекта, содержащее емкость с криогенной жидкостью и соединенную с ней посредством трубопроводов рабочую камеру с охлаждаемым объектом. Хладагент поступает из емкости в расположенную под ней камеру под действием гидростатического давления жидкости, что не позволяет испольэовать устройство при дрязгом расположении объекта относительно емкости.

Известно также устройство для охлаждения обьекта жидким хладагентом, содержащее камеру для размещения охлаждаемого объекта и сообщенные с ней тепло„„ А2„„1778470 А1 изобретения: устройство для охлаждения обьекта жидким хладагентом содержит камеру для размещения охлаждаемого объекта, герметичный резервуар — для жидкого хладагента и теплоизолировэнные трубопроводы подачи хладагента и отвода парожидкостной смеси хладагента. На трубопроводе подачи хладагента в камеру установлен дроссельный вентиль для снижения температуры хладагента, а в паровой полости резервуара размещен теплообменник для конденсации паров хладагента в ней. Теплообменник подключен к трубопроводу отвода парожидкостной смеси иэ камеры и сообщен с атмосферой для сброса паров хладагента. 1 ил. изолированными трубами два резервуара, Жидкий хладагент, заливаемый в резервуары до половины их объема, поступает в камеру при поочередном передавливании жидкости из одного резервуара в другой под давлением пара, создаваемым вследствие испарения криогенной жидкости от теплопритоков в резервуаре с закрытым газосбросом.

Недостатками устройства являются неполное использование объема резервуаров и йовышенный расход жидкого хладагента вследствие многократных подъемов и сбросов давления в резервуарах. а также из-за заправки и хранения жидкости в дополнительном резервуаре. Перерывы в работе устройства, связанные со сменой резервуара, обеспечивающего подачу хладагента, приводят к отогреву объекта охлаждения.

1778470

10

30

50

55 устройства.

Цель изобретения — уменьшение расхода хладагента и увеличение ресурса работы устройства.

Предлагаемое устройство отличается тем, что на трубопроводе подачи хладагента в камеру установлен дроссельный вентиль для снижения температуры последнего, при этом в паровой полости резервуара установлен теплообменник для конденсации паров хладагента в ней, подключенный к трубопроводу отвода парожидкостной смеси из камеры и сообщенный с атмосферой для сброса паров хладагента, На чертеже представлено устройство для охлаждения обьекта жидким хладагентом.

Устройство содержит резервуар 1 жидкого хладагента, теплоизолированный трубопровод 2 для подачи жидкости, камеру 3 с охла>кдаемым объектом 4 и теплоизолированный трубопровод 5 для отвода парожидкостной смеси хладагента. Трубопроводы 2 и 5 имеют общую теплоизоляцию. В паровой полости резервуара установлен теплообменник 6. для конденсации паров хладагента в ней. соединенный с трубопроводом 5 и сообщающийся с атмосферой, На трубопроводе 2 размещен дроссельный вентиль 7 для снижения температуры хладагента, Для подъема давления на кожухе резервуара 1 закреплен испаритель 8, снабженный вентилем 9. Давление в резервуаре 1 контролируется манометром 10, сброс паров производится через вентиль 11.

Устройство работает следующим образом.

Резервуар 1 заполняют хладагентом, например, жидким азотом. Открывают дроссельный вентиль 7, закрывают вентиль газосброса 11 и поднимают давление в резервуаре 1 до рабочего, подавая жидкий хладагента в испаритель 8 при открытом вентиле 9. Жидкий хладагент из резервуара

1 поступает по трубопроводу 2 в камеру 3 и охлаждает объект 4. Пары хладагента отводятся в окружающую среду по трубопроводу

5 и теплообменник 6. После охлаждения устройства при появлении жидкости на выходе из теплообменника б вентиль 9 закрывается. Прикрывается дроссельный вентиль 7 и устанавливается проходное сечение этого вентиля, обеспечивающее рабочее давление в резервуаре 1.

В рабочем ре>киме основная часть >кидкого хладагента, сдросселированного в вентиле 7 до давления близкого к атмосферному, испаряется при охлаждении объекта 3 в камере 4. Окончательное испарение жидкой фазы происходит в теплообменнике 6 вследствие разности давлений и температур пара в резервуаре 1 и сдросселированного парожидкостного потока.

Испарение жидкости внутри теплообменника 6 сопровождается конденсацией пара на его внешней поверхности. При испарении в теплообменнике 6 жидкой фазы в количестве, достаточном для поглощения теплопритока, проникающего в резервуаре 1 из окружающей среды, обеспечивается стабилизация давления в резервуаре 1, В окружающую среду отводится из теплообменника

6 газовая фаза хладагента, Расход испаряемого жидкого хладагента в стабилиэированном режиме работы определяется теплопритоками ко всем элементам устройства.

Изменение теплопритоков к устройству, например, вследствие изменения тепловой нагрузки объекта 4 может нарушить соответствие между количеством жидкой фазы, поступающей в теплообменнике 6, и величиной теплопритока к резервуару 1.

При недостатке или избытке испаряющейся жидкой фазы в теплообменнике 6 произойдет рост или снижение давления в резервуаре 1 и соответственно увеличение или уменьшение расхода дросселируемой жидкости, В результате такого саморегулирования стабилизации режима работы достигается при другом давлении в резервуаре.

Установкадроссельного вентиля на трубопроводе подачи жидкого хладагента в камеру создает необходимое избыточное давление в резервуаре с хладагентом и определяет постоянную минимальную температуру охлаждаемого обьекта. Размещение теплообменника в паровой полости резервуара обеспечивает отвод тепла из резервуара за счет конденсации пара и стабилизацию давления при работе устройства. Изменение теплопритоков к устройству в процессе эксплуатации приводит к изменению давления в резервуаре, Расход хладагента onределяется теплопритоками к устройству и устанавливается равным количеству жидкости, необходимому для отвода теплопритоков при ее испарении.

Предлагаемое устройство отличается отсутствием дополнительного резервуара и однократным подьемом давления эа рабочий период, что позволяет обеспечить меньший вес и габариты системы охлаждения. существенно снизить потери жидкого хладагента, Увеличение ресурса работы устройства при минимально необходимом расходе хладагента, а также способность к саморегулированию расхода повышают экономичность л удобство в эксплуатации

1778470

Эффективное охлаждение объекта достигается при любом расположении камеры относительно резервуара с хладагентом.

Составитель В. Баранова

Техред М.Моргентал Корректор С,Юско

Редактор

Заказ 4179 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Устройство для охлаждения объекта жидким хладагентом, включающее камеру для размещения охлаждаемого объекта и герметичный резервуар для жидкого хладагента, подключенный при помощи трубопроводов подачи хладагента и отвода парожидкостной смеси хладагента к указанной камере, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью уменьшения расхода хладагента и увеличения ресурса работы устройства, на трубопроводе подачи хладагента в камеру

5 установлен дроссельный вентиль для снижения температуры последнего, при этом в паровой полости резервуара установлен теплообменник для конденсации пэров хлвдагента в ней, подключенный к трубопрово10 ду отвода парожидкостной смеси и сообщенный с атмосферой для сброса паров хладагента.