Изучение гелиевого криостата для проведения научных исследований (Отчет по пройденной преддипломной практике в физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе), страница 3

Из теплообменника прямой поток гелия направляется в аппарат очистки гелия (7); адсорбер аппарата очистки заполнен активированным углём и размещён в резервуаре с жидким азотом. В аппарате очистки гелий освобождается от воздуха и прочих газообразных примесей. Очищенный гелий возвращается в теплообменник (8), где нагревается прямым потоком примерно до температуры окружающей среды.

После теплообменника гелий проходит через фильтр (9), где очищается от унесенной из адсорбера угольной пыли и направляется в агрегат охлаждения.

Сжатый и очищенный гелий с давлением примерно 25 кгс/см2 и температурой окружающей среды поступает в агрегат охлаждения. Основная часть гелия направляется в трубки теплообменника 1 (17), остальной гелий - в трубки теплообменника 2 (18). В первом тепообменнике гелий охлаждается обратным потоком гелия, во втором - парами азота, поступающими из азотной ванны (19). Оба потока охлаждаатся примерно до температура 90 К и, выйдя из теплообменников, смешаваются, после чего гелий поступает в азотную ванну(19). Распределение и регулировка потоков гелия в указанных теплообменниках осуществляется вентилем 3-12 подачи прямого потока в теплообменник 2 в зависимости от температуры выходящего азота на теплом конце этого теплообменника. Температура азота замеряется термометром Т-2 и должна быть на 18-20° ниже чем температура прямого потока в точке Т-1.

В азотной ванне гелий охлаждается до температуры пршерно 80 К за счет холода кипящего азота. Уровень жидкого дзота в ванне контролируется указателем уровня Н1, расположенный на щите арматуры и КИП агрегата охлаждения. Подпитка ванны азотом происходят автоматически через отсечной клапан 3-43 по сигналам, подаваемым указателем уровня жидкого азота.

После азотной ванны прямой поток поступает в теплообменник 3 (20), охлаждается в кем примерно до 25 К.

Весь гелий дроссельного потока дросселируется в вентиле Р-3 и поступает в сборник гелия (23). Отделившиеся в сепараторе пары в качестве обратного потока направляются в межтрубное пространство теплообменника 6.

Обратный поток последовательно проходит по межтрубному пространству всех теплообменников, кроме второго, и выходит из блока охлаждения с температурой примерно на 12-15° ниже, чем температура гелия на входе в блок охлаждения и с давлением примерно 200-300 мм вод. Столба и направляется на всасывание в компрессор(1). Жидкость собирается в сборнике, сливается через сливной сифон в один из транспортных гелиевых сосудов (35 или 36). Слив производится равномерно таким образом, чтобы не допускать чрезмерного наполнения или опорожнения сборника. Возможен второй вариант апериодический слив жидкого гелия. При этом накапливают полный сборник жидкого гелия, а затем сливают полностью из сборника. Первый вариант предпочтительнее. Образующиеся при сливе пары гелия отводятся из транспортного сосуда в соответствующий подогреватедь (26 или 27), в котором нагреваются до температуры окружающей среды водой, подогретой электрокипятильником (28 или 29), лосле чего направляются в газгольдер (46).

В блоке охлаждения предусмотрена байпасная линия с вентелсм 3-1, которая используется только в пусковом периоде. Во вреяя пуска теплообменники 5 и 6, сборник гелия охлаждается дроссельным потоком гелия, проходящим через дроссельный вентиль Р-3. В охлаждаемых аппаратах гелий нагревается, в результате чего темперагура с кратного потока становится выше, чем температура прямого, и захолаживание этих аппаратов прекращается. Поэтому обратный поток по байпасной линии направляется сразу в межтрубное пространство теплообменника 3, минуя теплообменники 4-6. В.конце пускового периода, когда сборник гелия и оборудование потребителя охладятся до температур, близких к рабочим, вентиль 3-1 закрывается, и последние теплообменники начинают работать в нормальном режиме.

Внутренняя полость блока охлаждения, в которой расположена аппаратура, находится под вакуумом. Абсолютное давление в этом пространстве в теплых условиях составляет 1*10 -1-1*10 -2 мм рт.ст.