Криогенное охлаждение.

Охлаждение с помощью фазовых переходов. Такие устройства просты по конструкции, надежны, потребляют мало энергии и по некоторым показателям (массе, габаритам, стабильности температуры) могут быть конкурентоспособными-и даже превосходить другие технические решения. Обычно используют два режима работы рассматриваемых устройств: хранение криогенной жидкости в теплоизолированном контейнере и отвод теплоты от объекта при испарении хладоагента. В качестве хладоагентов используют в основном обычные для криогенной техники вещества. Выбор оптимального хладоагента зависит от диапазона температур охлаждения и других факторов. Например, для 3-40К перспективен жидкий неон, который обладает, кроме того, высокой плотностью. Жидкостные системы чаще используют з устройствах с ограниченным сроком предварительного хранения и малой длительностью рабочего цикла, а системы с твердым хлздоагентом применяют в случае ограниченного энергопотребления.

Жидкостные системы охлаждения применяют в виде трех конструктивных схем:

- совмещеные — объект охлаждения представляет одно целое с сосудом, содержащим хладагент;

- дистанционные — хладогент передается от сосуда к объекту, по специальному трубопроводу;

- дистанционные с испарением хладогент а, который затем в виде сжатого газа подается на вход дроссельного микроохладителя.

В последние годы разработаны различные конструкции криогенных установок с использованием твердого криогенного вещества. Появление таких устройств вызвано рядом причин: меньшей по сравнению с жидкостной массой (теплота фазового перехода при сублимации имеет более высокое значение, чем при кипении); нет проблемы разделения фаз в условиях невесомости.

Рисунок 20.1 Схема микрокриогенного устройства с твердым хладоагентом

Основные элементы криогенной установки с твердым хладоагентом показаны на рис. 20.1 и содержат теплоизолированный контейнер 4 с отверждеиным хладоагентом 5, устройство для отвода паров и поддержания в контейнере постоянного давления 6, хладопровод 7 к объекту охлаждения; внешний контейнер 2 теплоизолирован с помощью эффективной изоляции 3. Выбор хладоагента во многом определяет характеристики и конструкцию установки.