ХОЛОДИЛЬНОГАЗОВЫЕ МАШИНЫ

ХОЛОДИЛЬНО-ГАЗОВЫЕ МАШИНЫ, установки для получения низкотемпературного холода (гл. обр. в интервале темп-р от 12 до 150 К) путём расширения сжатого газа. Характерная особенность Х.-г. м. заключается в том, что применяемое рабочее тело (гелий, водород, неон, азот или воздух) совершает весь холодильный цикл, оставаясь неизменно в газовой фазе. Как правило, Х.-г. м. представляет собой совокупность неск. агрегатов (рис. 1). Рабочее тело, сжатое в компрессоре, проходит через водяной или возд. холодильник, где отводится теплота сжатия, и после предварит, охлаждения в теплообменнике-регенераторе поступает в расширительное устройство. Полученный после расширения холодный газ охлаждает в камере объект и либо через теплообменник-регенератор возвращается в компрессор на повторное сжатие (замкнутый цикл), либо выбрасывается в атмосферу (разомкнутый цикл). Вид расширительного устройства определяется выбранным способом расширения сжатого газа. В Х.-г. м. наиболее часто используются холодильные циклы, основанные на: дросселировании сжатого газа через суженное отверстие (Джоуля - Томсона эффект), расширении сжатого газа в детандере с произ-вом внеш. работы; расширении газа из постоянного объёма без совершения внеш. работы. Цикл с дросселированием является самым простым, но термодинамически малоэффективным и поэтому применяется только для очень малых Х.-г. м. (т. н. микроохладителей). Благодаря высокой эффективности наибольшее распространение получили Х.-г. м. с детандерами, а среди них установки типа "Филипс", к-рые обычно представляют собой комбинацию в одном блоке компрессора, теплообменника-регенератора и детандера. Работают по обратному холодильному циклу Стерлинга, состоящему из двух изотерм и двух изо-хор. По теоретич. эффективности этот цикл равноценен Карно циклу. Х.-г. м. с детандерами строятся на холодопро-изводительность от неск. вт (при 12-15 К) до десятков кет (при 77 К). Для Х.-г. м. небольшой производительности наряду с детандерными циклами применяется также цикл, предложенный в 1959 Джиффордом и Мак-Магоном (т. н. тепловой насос), где использовался эффект охлаждения при расширении без совершения внешней работы. Осн. элемент машины (рис. 2) - пластмассовый поршень-вытеснитель, перемещающийся в тонкостенном цилиндре с объёмами Vi (тёплый) и V2(холодный), к-рые соединены через высокоэффективный регенератор с насадкой из тонкой металлич. сетки. Давление газа в обоих объёмах практически одинаково, и при перемещении поршня работа не совершается. Заполнение системы сжатым газом начинается при V1 = 0. При движении поршня вверх вошедший газ охлаждается в регенераторе, расширяется и охлаждается в объёме V2, отводя при этом теплоту от объекта охлаждения. При обратном движении поршня газ подогревается в регенераторе и покидает систему при темп-ре, превышающей темп-ру поступившего из компрессора газа. Разность энтальпий входящего и выходящего потоков газа определяет холодопроизводи-тельность цикла. Энергия, отнятая от охлаждаемого объекта, передаётся в окружающую среду в виде теплоты. Термоди-намич. эффективность такого цикла ниже, чем у циклов с детандером. Однако Х.-г. м., работающие по данному циклу, компактны, просты по конструкции, легко могут быть выполнены в виде многоступенчатой системы, что позволяет получить весьма низкие темп-ры (80-100 К при одной ступени и 14-20 К при трёх).

Рис. 1. Принципиальная схе-ма холодильно-газовой машины: К - компрессор; X - холодильник; Т-Р - теплообменник-регенератор; РУ - расширительное устройство; Н -охлаждаемый объект.

Рис. 2. Схема холодильно-газовой машины Джиффорда -Мак-Магона: К-компрессор; 1-цилиндр; 2-поршень-вытес-нитель; 3 - регенератор; 4 - охлаждаемый объект; 5 -впускной клапан; 6 - выпускной клапан.

Х.-г. м. применяются для охлаждения приёмников излучения, квантовых усилителей (мазеров) н т. д., а также для сжижения газов.

Лит.: Архаров А. М., Низкотемпературные газовые машины, М., 1969; Техника низких температур, М., 1975.

А. Б. Фрадков.




Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

ХОЛОДИЛЬНЫЕ РАССОЛЫ →← ХОЛОДИЛЬНИК ПРОМЫШЛЕННЫЙ

Смотреть что такое ХОЛОДИЛЬНОГАЗОВЫЕ МАШИНЫ в других словарях:

ХОЛОДИЛЬНОГАЗОВЫЕ МАШИНЫ

        установки для получения низкотемпературного холода (главным образом в интервале температур от 12 до 150 К) путём расширения сжатого газа. Харак... смотреть

T: 264