Авторы

Экспериментальное исследование криогенной испарительной системы охлаждения

Сармин Д. В., Боровик В. М., Благин Е.В., Лопатин А.Л.

Аннотация
В статье рассматривается экспериментальная криогенная испарительная система охлаждения различных объектов, таких как ИК приемники сигналов, биоматериалы. Предметом исследования являются параметры агрегатов системы охлаждения, в состав которой входят сосуд криостата с крышкой, вакуумный трубопровод криогенной испарительной установки. Криопродуктом является жидкий азот. В работе приведен тепловой расчет наиболее уязвимых к теплопритокам компонентов экспериментального образца криогенной испарительной системы охлаждения, представлено конструктивное решение испарительной установки, криостата и модуля с термодатчиками. Также приведены результаты опытного исследования, позволившие убедиться в работоспособности системы.

Ключевые слова: криогенная испарительная система охлаждения, рабочее тело.

Список литературы

1. Jackson J., Liao J., Klausner J.F., Mei R. Transient heat transfer during cryogenic chill down. // Paper presented at the Proceedings of the ASME Summer Heat Transfer Conference. 2005. vol. 2. p. 253-260. doi:10.1115/HT2005-72145

2. Kim Y., Lee S., Jang H., Kim Y., Lee K., Choi C., Lim J. The application of the cryogenic system on the HTS power cable circuit in actual grid. // Cryogenics. 2012. 52(12), 661-666. doi: 10.1016/j.cryogenics.2012.07.006

3. Hong H., Gong W.Z., Tian B., Zhang J.Y., Hu X.M., Wang J.Z., Xin Y. Cryogenic system for a 35 kV/90 MVA saturated iron-core superconducting fault current limiter. // Paper presented at the AIP Conference Proceedings. 2010. Vol. 1218. P. 1395-1401. doi: 10.1063/1.3422314

4. Trevisani L., Morandi A., Negrini F., Ribani P.L., Fabbri M. Cryogenic fuel-cooled SMES for hybrid vehicle application. // IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2009. 19(3), p. 2008-2011. doi: 10.1109/TASC.2009.2018482

5. Костюк В.В., Фирсов В.П., Антюхов И.В., Галеев А.Г. Испарительная система криообеспечения протяженных силовых ВТСП кабелей. // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2017. (25-27):45-59. https://doi.org/10.15518/isjaee.2017.25-27.045-059

6. Bellur K., Médici E.F., Kulshreshtha M., Konduru V., Tyrewala D., Tamilarasan A., Allen J.S. A new experiment for investigating evaporation and condensation of cryogenic propellants. // Cryogenics. 2016. Vol. 74, p. 131-137. doi:10.1016/j.cryogenics.2015.10.016

7. Trollier T., Ravex A., Aubry C., Seidel A., Stephan H., De Parolis L., Kujala R. Trade-off between thermal link solutions for the cryosystem cryocooler on-board the international space station. // Paper presented at the AIP Conference Proceedings, 2004. Vol. 710. P. 1187-1194.

8. Santos V., Sansinena M., Chirife J., Zaritzky N. Numerical simulation of cooling and freezing processes for the cryopreservation of biological material in liquid nitrogen. Paper presented at the PANACM 2015. 1st Pan-American Congress on Computational Mechanics, in Conjunction with the 11th Argentine Congress on Computational Mechanics, MECOM. 2015. 2015, 1111-1123.

9. Iqbal A., Zhao G., Zaini J., He N., Nauman M.M., Jamil M., Suhaimi H. Sustainable hole-making in a titanium alloy using throttle and evaporative cryogenic cooling and micro-lubrication. // Journal of Manufacturing Processes. 2021. 67. 212-225. doi:10.1016/j.jmapro.2021.04.072

10.Shimanov A.A., Uglanov D.A., Sarmin D.V., Tsapkova A.B. Numerical modelling of evaporation process in cryogenic systems. Paper presented at the MATEC Web of Conferences. 2017. P. 108. doi: 10.1051/matecconf/201710811003

11.Bellur K., Médici E.F., Kulshreshtha M., Konduru V., Tyrewala D., Tamilarasan A., Allen J.S. A new experiment for investigating evaporation and condensation of cryogenic propellants. // Cryogenics. 2016. Vol. 74. P. 131-137. doi: 10.1016/j.cryogenics.2015.10.016

12. Баррон Р.Ф. Криогенные системы: пер с англ. – 2-е изд. М: Энергоатомиздат, 1989. 408 с.

13.Архаров А.М. Криогенные системы: учебник для студентов вузов по специальности «Техника и физика низких температур»: Основы проектирования аппаратов, установок и систем / А.М. Архаров, И.А. Архаров, В.П. Беляков и др.; под общ. ред. А.М. Архарова и А.И. Смородина. М.: Машиностроение, 1999. 720 с.

14.Фастовский В.Г., Петровский Ю.В., Ровинский А.Е. Криогенная техника. Под ред. В.Г. Фастовского. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1974. 496 с.

15. Грезин А.К., Зиновьев В.С. Микрокриогенная техника. М.: Машиностроение, 1977. 232 с.

16.Филин Н.В., Буланов А.Б. Жидкостные криогенные системы. Л.: Машиностроение, 1985. 247 с.

17. Справочник по физико-техническим основам криогеники / М.П. Малков, И.Б. Данилов, А.Г. Зельдович, А.Б. Фрадков; Под ред. М. П. Малкова – 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоиздат, 1985. 432 с.

18.Архаров А.М., Архаров И.А., Антонов А.Н. и др. Машины низкотемпературной техники. Криогенные машины и инструменты: учебник; под общ. ред. А.М. Архарова и И.К. Буткевича. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 582 с.

19. . Куландин А.А., Тимашев С.В., Иванов В.П. Энергетические системы космических аппаратов. М., Машиностроение, 1972. 428 с.

Читать статью полностью