Особенности установок для моделирования условий космического пространства, страница 12

На рисунке 3.2.16. представлены названные тепловые схемы систем азотоснабжения.

Одноконтурная схема (рисунок 3.2.16.а) содержит дроссель, в котором происходит образование пара при падении давления азота, находящегося в криоэкране в жидкой фазе. При организации рабочего процесса с кипением азота в экранах дроссель не устанавливается. Для компенсации расхода хладагента емкость подпитывается жидким азотом из внешних систем подпитки.

В двухконтурной схеме (рисунок 3.2.16.б) тепло от хладагента, полученное им в криоэкранах, отводится в теплообменнике, являющемся испарителем-переохладителем. В нем в результате испарения азота внешнего контура снимается тепловая нагрузка с потока азота внутреннего контура, что обеспечивает его переохлаждение.

Насосная схема с кипящим в криоэкранах азотом (рисунок 3.2.16.в) содержит устройство для разделения жидкости и пара, выходящих из криоэкрана. Жидкая и паровая фазы направляются в емкость, откуда паровая фаза утилизируется.

Одна из схем азотоснабжения с наддувом емкости представлена на рисунке 3.2.17. Жидкий азот из емкости проходит через испаритель-переохладитель 1 и поступает в криоэкраны, в которых полностью испаряется. Пары азота утилизируются в ожижителе. Переохлаждение азота в испарителе-переохладителе происходит благодаря кипению при пониженном давлении его части, направляемой на испарение через дроссель 2. Клапаном 3 из емкости 4 сбрасывается давление пара, который образуется при дросселировании .жидкого азота, поступающего из азотных установок при помощи дросселя 2.

В схеме азотоснабжения с поднятой емкостью, представленной на рисунке 3.2.18, движущая сила для циркуляции жидкого азота создается разностью весов столбов жидкости в питающем и обратном трубопроводах, получающейся вследствие уменьшения плотности хладагента при подогреве в криоэкранах. Источником энергии движения является тепловая нагрузка криоэкранов. При относительно малой суммарной тепловой нагрузке на криоэкраны и одновременно повышенной нагрузке на отдельные их элементы возможны нарушения в работе такой схемы азотоснабжения, что требует использования насосов, т. е. перехода к комбинированной схеме, представленной на рисунке 3.2.16.в.

3.2.7.3. Рефрижераторные установки в системах азотоснабжения.

Рефрижераторная установка это холодильная установка, использующая в своем замкнутом рабочем цикле холод хладагента, возвращаемого от потребителя. В испытательных вакуумных камерах находят применение три типа рефрижераторных установок:

1.  холодильная гелиевая установка (ХГУ),

2.  газовая азотная турбохолодильная машина (ТХМ),

3.  жидкостная азотная установка обратной конденсации (УОК).

Все рефрижераторные установки содержат: компрессоры, сжимающие рабочее тело; холодильники, в которых сжатое вещество охлаждается водой; теплообменные аппараты, в которых происходит дальнейшее понижение температуры рабочего тела; детандеры, в которых газобразное рабочее тело возвращает часть своего внутреннего теплосодержания; дроссели, на которых происходит ожижение рабочего тела (если это реализуется). Восприняв тепло в криоэкранах, хладагент подогревается или испаряется и возвращается в рефрижераторную установку, где отдает остаток своего холода в теплообменном аппарате прямому потоку рабочего тела, после чего поступает на вход в компрессор, и весь цикл повторяется. Схема газового рефрижераторного цикла приведена на рисунке 3.2.19., а схема цикла УОК - на рисунке 3.2.20.

Затраты мощности рефрижераторных установок определяются разностью мощностей компрессора и детандера. В используемых циклах рефрижераторных установок на 1 кВт тепловой нагрузки, снимаемой с криоэкранов, затрачивается 5...15 кВт мощности для восстановления параметров рабочего тела до значений, соответствующих входу в криоэкран. При использовании УОК эти затраты составляют около 10 кВт/кВт.