7.3.3.3 Теплообменник как наиболее значительная часть рефрижератора

Теплообменники являются наиболее значительной и исключительно критичной частью рефрижератора растворения; они, например, определяют его минимальную температуру. При разработке теплообменников мы должны учесть обсужденные выше проблемы и соображения. В частности, следует принять во внимание, что тепловое граничное сопротивление, а также вязкости и теплопроводности жидкостей увеличиваются с понижением температуры.

При создании рефрижераторов растворения иногда более важен предшествующий практический опыт работы с успешно функционирующим рефрижератором [7.2-10,33-39], чем пересчеты разных параметров.

Для довольно простого рефрижератора растворения с минимальной температурой около 40 мК достаточно одного непрерывно действующего противоточного теплообменника типа «трубка в трубке», состоящего из двух концентрических капилляров (с диаметрами ~ 0,5 мм и ~ 1 мм и толщиной стенки 0,1 мм или 0,2 мм) длиной несколько метров [7.2-10,33-37]. Эти концентрические капилляры должны иметь низкую теплопроводность (CuNi, нержавеющая сталь или латунь); они обычно сворачиваются в спираль, чтобы не занимать слишком много места. В таком теплообменнике температура изменяется непрерывно вдоль теплообменника. Тепло передается через толщу стенок, а проводимостью вдоль капилляра или вдоль потоков жидкости можно пренебречь. Разбавленная фаза движется в пространстве между трубками, а концентрированная жидкость — во внутренней трубке. В более тщательно разработанной конструкции внутренний капилляр не прямой, а свернут в спираль, чтобы увеличить площадь поверхности, и затем вставлен во внешний несколько больший капилляр (рис. 7.12) [7.2,3,34].

Схематическое изображение концентрического теплообменника

Несмотря на простую конструкцию и малые внутренние объемы, непрерывно действующие теплообменники могут быть весьма эффективными. Если использовать подходящие размеры, то рефрижератор с хорошо сконструированным непрерывно действующим теплообменником может обеспечить минимальную температуру 15 ÷ 20 мК. Более теплый конец такого теплообменника может быть также использован как вторичный дроссель путем уменьшения его диаметра или вставлением в него проволочки, чтобы препятствовать повторному испарению 3Не.

 

View one comment on “7.3.3.3 Теплообменник как наиболее значительная часть рефрижератора

Comments are closed.