Как известно, простейший метод охлаждения приемника — заливка жидкости в холодильную камеру. Этим методом часто пользуются в лабораторной практике, но он явно непригоден для аппаратуры, работающей в полевых условиях. Об этом передает ДВ-РОСС.

Следующая ступень — использование холодильника с разомкнутым циклом, в котором не приняты меры для сбора и повторного использования хладагента после поглощения им тепла нагрузки. Однако, например, в случае таких производственных холодильников, как чиллер промышленный, часто используется замкнутый цикл.

Холодильники с подачей жидкости

Холодильники с подачей жидкости состоят из дьюара, в котором находится сжиженный газ, и соединительного трубопровода, по которому жидкость подается к приемнику. К примеру устройство такого типа, предназначенное для хранения и подачи жидкого азота, используется в самолетных инфракрасных системах. Сосуд для хранения жидкости, как правило, представляет собой обычный дьюар.

Тепловая изоляция между стенками дьюара обеспечивается вакуумом или экрана-вакуумной изоляцией, это можно проверить на таких устройствах, как холодильное оборудование московской фирмы Фригодизайн. Для подачи жидкости закрывают выпускной вентиль и включают нагреватель. Некоторое количество жидкости испаряется, и в дьюаре создается избыточное давление, вызывающее перетекание жидкости по трубопроводу к приемнику. Необходимое для этого избыточное давление очень невелико, примерно 0,07-0,2 атм.

Оптимальный трубопровод выполняется из резины, металла или синтетического материала и не имеет теплоизоляции, необходимость в которой можно было бы предположить интуитивно. Миллер описал двухфазный поток и отметил значение прилива — короткого металлического выступа, находящегося в тепловом контакте с наружной стенкой сосуда. Этот прилив играет роль теплообменника; он поглощает из окружающего пространства тепло и передает его потоку жидкого азота. Некоторое количество жидкости испаряется и образует в трубопроводе двухфазную смесь жидкого и газообразного азота.

Внимательное изучение характера потока (для этого может использоваться трубопровод с прозрачными стенками) показывает, что поток образован суспензией капелек жидкости в движущемся газе. Капельки не касаются внутренних стенок трубопровода и отделены от них тонкой газовой прослойкой. Для эффективной передачи важно сохранять эту прослойку. Поэтому поверхность внутренних стенок должна быть гладкой, трубопровод не должен иметь резких перегибов и соединений, нарушающих непрерывность газовой прослойки.

Как правило, эффективность передачи в таком трубопроводе возрастает с увеличением скорости газового потока и падает с увеличением длины трубопровода. Существует оптимальный внутренний диаметр трубопровода. В частности, оптимальный внутренний диаметр алюминиевого трубопровода для подачи жидкого азота равен 1,2-2,5 мм. Если внутренний диаметр становится меньше 1,2 мм, то он оказывается сравнимым с диаметром капелек, которые начинают касаться стенок трубопровода.

Источник — Р. Хадсон. «Инфракрасные системы»