ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Д р о с и Розендаль. Циркуляционная система передачи холода из газовой холодильной машины Филипс в охлаждаемую камеру из "Вопросы глубокого охлаждения Сборник статей " Ранее были описаны некоторые применения газовой холодильной машины, например для ожижения воздуха и других газов [1], а также для получения жидкого азота [2]. За последние годы газовый холодильный цикл стал использоваться и в других областях техники, где применяются низкие температуры, например для камер, предназначенных для специальных целей в них получают температуры от О до —160° С. [c.54] Такие камеры предназначены для термообработки металлов холодом, испытаний оборудования при низких температурах, а также для хранения различных материалов. Одним из примеров применения является термообработка стали холодом с целью снижения содержания остаточного аустенита. За последние годы обработка холодом оказалась весьма эффективным средством для улучшения качества и стабильности размеров инструментов и других изделий из различных сортов стали [3]. [c.54] Поэтому термообработка холодом начинает применяться на многих машиностроительных заводах, особенно в США. [c.54] Другим применением холода в машиностроении является его использование вместо нагрева при соединении деталей. Этот метод позволяет избежать возможного искажения размеров и формы деталей. Кроме того, поскольку приходится охлаждать внутреннюю деталь, которая имеет обычно меньшие размеры, чем наружная, ее охлаждение осуществить легче, чем нагрев наружной. [c.54] Охлаждаемые камеры могут быть использованы для Испытаний всевозможного оборудования в различных климатических условиях (термобарокамеры), а также для изучения свойств материалов при низких температурах. [c.54] На фиг. 1 изображена стандартная установка, применяемая при термообработке. [c.55] Такая система регулирования приводит к некоторым колебаниям температуры воздуха в охлаждаемой камере. На фиг. 4 представлены результаты измерений колебаний температуры в камере. Из графика видно, что снижение среднего давления в газовой холодильной машине позволяет значительно уменьшить колебания температуры в камере, особенно при не очень низких температурах (фиг. 5). Температура в камере может поддерживаться с точностью ГС. [c.58] Холодопроизводительность машины при полной нагрузке равна 600 ккал/час при температуре камеры —160° С и 1150 ккал1час при —100° С. [c.58] На фиг. 6 приведена зависимость холодопроизводительности от температуры в охлаждающей камере при различных средних давлениях в газовой холодильной машине. При термообработке металлов пропускная способность охлаждаемой камеры составляет 1500 кг в день при —100° С. [c.60] Тепловые потери всей системы, включая камеру, при —160° С составляют 520 ккал1час. Количество циркулирующего воздуха равно 60 л сек. [c.60] Одной из главных трудностей, возникающих при необходимости использования низких температур, является недостаточное количество простых и надежных холодильных установок, обладающих высоким к. п. д. [c.61] Обычные холодильные установки сложны, дороги и требуют тщательного ухода. Наиболее надежными являются крупные установки, тогда как в настоящее время во многих случаях требуются миниатюрные холодильные установки, например для нужд авиации или космических исследований. Создателям таких миниатюрных установок приходится сталкиваться с большими трудностями. [c.61] В этой статье описана новая миниатюрная установка с весьма высоким к.п.д., облегчающая получение низких температур. [c.61] Сжатый газ, совершая работу в поршневом детандере или турбодетандере, охлаждается и после детандера может быть использован как холодильный агент. Теоретическая работа, совершаемая газом в детандере, равна уменьшению его энтальпии АН. Этот эффект может быть использован для охлаждения как идеального, так и реальных газов, причем для последних его величина несколько больше, чем для идеального газа. [c.61] Получение холода в детандерах особенно выгодно ниже 120° К. В течение многих лет детандеры применяются в крупных установках для получения кислорода ректификацией жидкого воздуха. Наряду с охлаждением газа в детандерах используется и охлаждение за счет эффекта Джоуля—Томсона, особенно в случае небольших установок, где применение детандеров сталкивается с некоторыми трудностями. Недостатками охлаждения за счет эффекта Джоуля — Томсона являются низкий к.п. д. процесса и необходимость высокого давления (от 140 атм и выше). [c.62] При температурах ниже- 120° К невозможно применение никакой смазки. Обеспечение продолжительной работы поршня и клапанов без смазки представляет собой трудную задачу. Поскольку при низких температурах вязкость газов уменьшается, возрастает вероятность появления значительных утечек как в клапанах, так и между поршнем и цилиндром, приводящих к уменьшению к.п.д. Для уменьшения утечек приходится использовать поршень и цилиндр с малым зазором или же специальные сухие уплотнительные кольца, которые в свою очередь усугубляют трудность работы без смазки. [c.62] При использовании противоточных теплообменников возникают затруднения, связанные с очисткой газа. Небольшие количества примесей в газе (например, пары воды и углекислоты) вымерзают на поверхностях теплообмена и приводят к забивке теплообменника. Забивке способствует то обстоятельство, что для интенсивной теплопередачи в теплообменниках приходится допускать небольшие сечения прохода. Для предотвращения забивки предъявляются специальные требования к чистоте газа и качеству компрессорного масла. При слишком высокой степени сжатия в масле возможно разложение углеводородов и последующее попадание их в поток газа. [c.62] В описываемой установке трудности, возникающие при создании низкотемпературного детандера с высоким к.п.д., преодолены путем такого размещения клапанов, а также уплотнения между поршнем и цилиндром, что они находятся при комнатной температуре. [c.62] В холодильной установке или в ожижителе для предотвращения потерь холода детандер всегда применяется в сочетании с теплообменником. В описываемой установке для этой цели использован регенератор, расположенный между пространством расширения и клапанами. [c.62] Таким образом, мертвый объем детандера оказывается приблизительно равным объему регенератора, определяющемуся величиной пространства расширения. [c.63] Вернуться к основной статье