Chłodziarka Joule’a-Thomsona pracująca w obiegu zamkniętym I zasilana mieszaniną azotu z węglowodorami

• Autorzy: Chorowski M. , Dorosz P. , Piotrowska A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/8.2015.12.2

Warianty tytułu

EN

Closed cycle Joule-Thomson cryocooler supplied with nitrogen-hydrocarbon mixture

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono parametry eksploatacyjne chłodziarki Joule'a Thomsona (J-T) pracującej w układzie zamkniętym i napełnionej mieszaniną gazów. Chłodziarki takie są przedmiotem intensywnych badań w wielu laboratoriach w szczególności w USA i Azji. Zastąpienie czynnika roboczego, jakim jest czysty azot, mieszanina azotu oraz węglowodorów wpływa na obniżenie ciśnienia roboczego do ciśnienia możliwego do osiągnięcia przez komercyjnie dostępne kompresory chłodnicze. Chłodziarki takie są niezawodne, relatywnie tanie i charakteryzują je moce chłodnicze rządu kilku W przy temperaturze ok. 90 K. Generowana moc chłodnicza może być wykorzystana do kriostatowania niewielkich urządzeń, magnesów wykonanych z wysokotemperaturowych nadprzewodników, w zastosowaniach kriomedycznych oraz do skraplania niewielkich ilości gazów takich jak azot, argon, tlen lub metan.

EN

The paper presents working parameters of Joule-Thomson (J-T) cryocooler supplied with nitrogen-hydrocarbons mixture and working m a closed cycle. Nowadays, the development of the J-T coolers has become the matter of the intensive research programs, particularly in the USA and Asia. Industrial applications of this kind of coolers are significantly limited by high values of the working pressure for pure nitrogen. Supplying the cryocooler with nitrogen-hydrocarbons mixtures allows to reduce the working pressure down to the level achievable by commercially available compressors. The J-T coolers are characterized by high reliability and relatively low investment costs. The described system produces a few Watts of cooling power at temperature around 90 K. The cooling power can be used to cool down the high-temperature superconducting magnets, for cryomedical applications and to liquefy a small amount of nitrogen, argon, oxygen or methane.

Słowa kluczowe

PL

chłodziarka Joule'a-Thomsona; mieszanina; skraplanie azotu

EN

Joule-Thomson cryocooler; gas mixture; nitrogen liguefaction

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Chłodnictwo : organ Naczelnej Organizacji Technicznej
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 50, nr 12
• Strony: 12--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Chorowski M.

• Katedra Inżynierii Kriogenicznej, Lotniczej i Procesowej, Politechnika Wrocławska

autor

Dorosz P.

• Katedra Inżynierii Kriogenicznej, Lotniczej i Procesowej, Politechnika Wrocławska

autor

Piotrowska A.

• Katedra Inżynierii Kriogenicznej, Lotniczej i Procesowej, Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• [1] A. Alexeev, C. Haberstroh i H. Quack, „Further Development of a Mixed Gas Joule Thomson Refrigerator" Advances in Cryogenic Engineering, tom 43, pp. 1667-1674, 1988.
• [2] F. Keppler, G. Nellis i S. Klein, „Optimization of the composition of a gas mixture in a joule-thomson cycle", HVACR Research, tom 10, pp. 213-230, 2004.
• [3] L. Jisung, O. Haejin i B. Seungwhan, „Joule -Thomson cryocooler with neon and nitrogen mixture using commercial air-conditioning compressors", Advances in Cryogenic Engineering, tom 1573, pp. 1063-1069, 2014.
• [4] N. Walimbe, K. Narayankhedkar i M. Atrey, „Experimental investigation on mixed refrigerant Joule-Thomson cryocooler", Cryogenics, tom 50, pp. 653-659, 2010.
• [5] B.-Z. Maytal, „Hampson's type cryocoolers with distributed joule-thomson effect for mixed refrigerants closed cycle", Cryogenics, tom 61, pp. 92-96, 2014.
• [6] M. Chorowski, „Comparative exergetic analysis of joule-thomson liquefiers", Advances in Cryogenic Engineering: Transcritions of the Cryogenic Engineering Conference, tom 49, pp. 1568-1575, 2004.
• [7] E. Bodio, „Zastosowanie wieloskładnikowych mieszanin gazowych w chłodziarkach Linde -Hampsona", Prace Naukowe Instytutu Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów Politechniki Wrocławskiej: Monografie Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, pp. 3-52,1985.
• [8] A. Piotrowska, „Termodynamiczna optymalizacja chłodziarki Joule'a-Thomsona współpracującej z membranowym system rozdziału powietrza", Rozprawa doktorska, 2009.
• [9] M. Boiarski, A. Khatri i V. Kovalenko, „Design optimization of the throttle-cycle cooler with mixed refrigeran", Cryocoolers, tom 10, pp. 457-465,1999.
• [10] M. Boiarski, K. A. i P. O., „Modern trends in de-signing small-scale throttle-cycle coolers operating with mixed refrigerants", Cryocoolers, tom 11, pp. 513-521,2001.
• [11] A. Khatri i M. Boiarski, „A throttle cycle cryocooler operating with mixed gas refrigerants in 70 k to 120 k temperature range", Cryocoolers, tom9, pp. 515-520,1997.
• [12] F. Li, R. Stolarski i P. Newman, „Stratospheric ozone in the post-cfc era", Atmospheric Chemistry and Physics, tom 9, pp. 2207-2213, 2009.
• [13] P. Dorosz, „Analiza optymalizacyjna składu mieszanin roboczych chłodziarki Joule'a-Thomsona w oparciu o środowisko Aspen HYSYS", Praca magisterska, 2013.
• [14] T. R. Strobridge, „Cryogenic refrigerators - an updated survey", National Bureau of Standards Technical note, tom 655, pp. 1-11,1974.
• [15] H. ter Brake i G. Wiegerinck, „Low-power cryocooler survey", Cryogenics, tom 42, pp. 705-718, 2002.
• [16] „Aspen HYSYS”