Способ криостатирования протяженного объекта

 

E. Л. Блинков, В. Д. Чернецкий и Г. М. Басин(72) Авторы изобретения

Государственный научно — исследовательск„"ий энергетический институт им. Г. М. Кржижановского (7!) Заявитель (54) СПОСОБ КРИОСТАТИРОВАНИЯ ПРОТЯЖЕННОГО

ОБЪЕКТА

Изобретение относится к холодильной технике,. в частности, к способам охлаждения с помощью движущегося крноагента и может быль использовано при криостатировании протяженных объектов, например низкотемпературных электрокабелей, обмоток сверхпроводящих магнитов, т. е. преимущественно в тех случаях, когда к в криостатируемом объекте необходимо поддерживать минимальную температуру по всей длине объекта.

Известен способ криостатированил протяженного объекта посредством воздействия криоагента, предусматривающий предварительное охлаждение криоагента, подачу и отвод его as объекта и возвращение с помощью нагнетателя на охлаждение (1). !

В данном способе объект охлаждается по участкам, в каждом из которых подохлаждение циркулирующего криоагента осуществляют либо в специальной емкости со сжиженным криоагентом, либо непосредственно в криогенной

20 установке. При этом способе затруднена стабилизация температуры,в середине участков, а протяженность самых участков относительно нев .2 лика, в связи с чем возникает необходимость в разветвленной сети криопроводов, увеличивается масса и стоимость системы криостатирования объекта.

Цель изобретения — уменьшение перепада температур вдоль криостатируемого объекта и повышение стабилизации температуры в любой его части.

Для достижения этой цели при осуществлении способа криостатирования протяженного объекта посредством воздействия криоагеита, предусматривающего предварительное охлаждение криоагента, подачу и отвод его as объекта и возвращение с помощью нагнетателя иа охлаждение, в криоагент перед охлаждением вводят адсорбент в количестве, обеспечивающем состояние устойчивой взвеси.

Адсорбент вьщеляют иэ взвеси перед нагиетателем и вновь вводят в криоагент после нагнетат ели.

На фиг. 1 — 3 представлены схемы криостагирования, íà KoTopblx может быль осуществлен данный способ.

887889 4

В одноконтурной схеме криостатирования очищенный от адсорбента криоагент после фильтра 18 по криопроводу 19 соединяют с выходящим из теплообменника 5 потоком криоагента, циркулирующего в криогенной установке, далее общий поток криоагента пускают по тракту 14 через теплообменный узел 15, в котором нагревают до температуры окружающей среды путем теплообмена с потоком криоагента, 1в идущим по тракту 16 от нагревателя 13, и вводят в указанный нагнетатель. Часть потока .криоагента, идущего по тракту 16, посте. теплообменного узла 15 перед дроссельным вентилем 17 отводят по криопроводу 20 через регулирующий вентиль 21 в узел 3 ввода адсорбента. Последующие операции осуществляют как описано в примере 1. !

Так как общая теплоемкость взвеси криоагента и адсорбента, равная сумме теплоемкости криоагента теплоты его десорбции, больше теплоемкости одного криоагента, то в идентичных условиях перепад температур вдоль криостатируемого объекта в предлагаемом способе будет меньше, 3

Пример 1 (соответствует схеме на фиг. 1), После нагнетателя l криоагент, например гелий, при сверхкритическом давлении (0,3—

1,0 МПа) по криопроводу 2 направляют в узел

3 ввода адсорбента, например активированного угля с размерами частиц 0,05 — 0,25 мм. Затем взвесь криоагента и адсорбента по криопроводу

4 вводят в теплообменник 5 криогенной установки 6, где охлаждают до 5 — 8 К, и по криопроводу 7 подают в криостатируемый объект 8 например сверхпроводящий кабель, длина крио генного тракта которого варьируется от неI скольких метров до нескольких километров, нагревают в нем на 1,5 — 3 и по криопроводу

9 возвращают в нагнетатель 1. Адсорбент вводят в криоагент из питателя 10 через дозатор 11 по магистрали 12 до образования взвеси со средней массовой концентрацией 30—

50%.

Циркул:.цию криоагента в криогенной установке осуществляют нагнетателем 13, в который указанный криоагент при давлении 0,001—

0:,002 М выше барометрического подают по тракту 14 из теплообменника 5 после нагрева до температуры окружающей среды в теплообменном узле 15. После нагнетателя 13 криоагент при давлении 2 — 2,5 МПа по тракту 16 направляют в теплообменный узел 15, в котором охлаждают встречным потоком криоагента, идущим по тракту 14, затем дросселируют в дроссельном вентиле 17 до давления 0,11

0,12 МПа, охлаждая в результате этого до 4,3—

4,5 К, и вводят в теплообменник 5. В теплообменный узел 15 могут быть включены известные устройства для получения холода, такие как детандеры, холодильно-газовые машины, испаритепи, использующие внешний сжиженный криоагент, например сжиженный азот.

Пример 2. (соответствует фиг. 2).

Если конструкция нагнетателя 1 не обеспечивает его работоспособность на взвеси криоагента и адсорбента, то указанную взвесь перед нагнетателем 1 пропускают через фильтр 18, который располагается в питателе 10 таким образом, что отделившийся в фильтре от криоагента ацсорбент попадает в питатель 10, откуда его через дозатор 11 и узел 3 ввода адсорбента вводят в поток криоагента после иагнетателя 1, Очищенный в указанном фильтре от адсорбента криоагент направляют по криопроводу 19 в указанный иагнетатель 1, которым подают укаэанный криоагент через узел 3 ввода адсорбента, где этот криоагент насыщают адсорбентом, для охлаждения в теплообменник H

5. Последующие операцйи осуществляют как описано в примере 1.

Пример 3. (соответствует фиг. 3).

Кроме того, в условиях локального ловышения температуры на каком-либо участке объекта, адсорбент в зону с более высокой температурой приходит с более высоким содержанием адсорбированного криоагента, соответствующим предыдущему, более холодному участку объекта, и таким образом на участке с более высокой температурой токопроводящей жилы десорбируется большее количество криоагента и соответственно термостабилизирующий эффект оказывается большим, чем в способе с неподвижным адсорбентом., Данный способ криостатирования протяженного объекта в сравнении с известным позволяет за счет улучшения стабилизации температуры и уменьшения перепада температур увеличить в конечном счете надежность и работоспособность самого объекта, например увеличить электрическую мощность, передаваемую по кабелю, если объект. представляет собой низкотемпературный кабель, увеличить мощность магнита и стабилизировать его работу, если объект представляет собой сверхпроводящий магнит и т. п.

Формула изобретения

1. Способ криостатирования протяженного объекта посредством воздействия криоагента, предусматривающий предварительное охлаждение криоагента, подачу и отвод его из объекта и возвращение с помощью нагнетателя на охлаждение, отличающийся тем, что, 887889

ВНИИПИ Заказ 10707/8 Тираж 569 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 с целью уменьшения перепада температуры вдоль криостатируемого протяженного объекта и повышения стабилизации температуры в любой

его части, в криоагент перед охлаждением вводят адсорбент в количестве, обеспечивающем состояние устойчивой взвеси.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что адсорбент выделяют из взвеси перед нагнетателем и вновь вводят в криоагент после нагнетателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

В 1. Обзорная информация XM — 6 "Криогенные гелиевые системы. Криогенное кислородное машиностроение", ЦНИТИХИМНЕФТЕМАШ, М, 1978, с. 46, рис. 22.