2 / 27
В.В. Костюк, Б.И. Каторгин, В.П. Фирсов, К.Л. Ковалёв и др.
2
Инженерный журнал: наука и инновации
# 8·2017
при температуре 65 K для локальных и распределенных систем крио-
обеспечения. Она обеспечивает циркуляцию жидкого азота (
Т
=
= 65…75 K) в замкнутом контуре охлаждения сверхпроводников.
Минимальная температура жидкого азота в контуре криостатиро-
вания ограничивается температурой тройной точки азота, равной
63,15 K, при которой возможно выпадение твердой фазы. Макси-
мальная температура ограничивается не только значением критиче-
ской температуры ВТСП проводника, но и необходимостью поддер-
жания заданной величины недогрева жидкости, под которым пони-
мают разность температур насыщения и жидкости. Недогрев
жидкости препятствует образованию паровой фазы в трактах крио-
статов ВТСП устройства за счет процессов конденсации.
Предусматривается использование как замкнутого, так и откры-
того контура системы криообеспечения. В открытом контуре на вы-
ходе из системы образовавшийся пар за счет теплопритоков, возмож-
но, совместно с жидкостью, дренируется в атмосферу. В криорефри-
жераторе (криокулере) КР 001 можно выделить несколько контуров
циркуляции рабочих тел: газовый, контур охлаждения, контур цир-
куляции жидкого азота.
В газовом контуре криорефрижератора используется неон, а в
контуре системы охлаждения компрессоров и электроприводов —
антифриз (экосол). Теплообменник нагрузки газового контура охла-
ждает жидкий азот, циркулирующий во внешнем азотном контуре по
каналам охлаждения силового ВТСП устройства. Жидкий азот полу-
чил широкое распространение в качестве хладагента для ВТСП
устройств из-за невысокой стоимости, доступности и эксплуатацион-
ной безопасности: не токсичен, инертен, не взрывоопасен и не под-
держивает горение. Он обеспечивает функционирование сверхпрово-
дящих сильноточных устройств в диапазоне температур 65…77 K.
Использование неона в газовом контуре криорефрижератора, а не
гелия, позволяет в несколько раз сократить количество ступеней сжа-
тия в компрессоре, что значительно уменьшает стоимость компрес-
сорного оборудования и сокращает потери рабочего тела в контуре
вследствие негерметичности.
В последние годы в России [1] и Японии [2] в качестве рабочего
тела используется неон. В концевых теплообменных аппаратах неон
охлаждается после компрессоров и статора электродвигателя конту-
ром вынужденной циркуляции антифриза c последующим сбросом
тепла в «сухой» градирне в окружающую среду.
Система криообеспечения.
Для достижения высокого КПД
криорефрижератора применяют газовый детандерный холодильный
обратный цикл Брайтона с использованием радиально-осевых турбо-
машин [3], так называемый Турбо-Брайтон. Турбомашины и газоди-