Принцип работы криогенной системы обычно включает в себя взаимодействие нескольких ключевых компонентов для достижения охлаждения и поддержания криогенной среды. Ниже перечислены общие этапы и принципы работы криогенной системы:
Работа компрессора:
Компрессор является основным компонентом криогенной системы, подобно сердцу холодильной установки. Он сжимает низкотемпературный и низконапорный газ-хладагент в высокотемпературный и высоконапорный газ, потребляя электричество или другие виды энергии.
Процесс конденсации:
Газ-хладагент при высокой температуре и высоком давлении поступает в конденсатор, и за счет теплообмена с внешней средой тепло отводится наружу, а газ охлаждается и конденсируется в жидкость.
Расширение дроссельной заслонки:
Охлажденный жидкий хладагент проходит через расширительный клапан или дроссельное устройство, давление и температура снижаются, образуя хладагент с низкой температурой и низким давлением.
Испарительная эндотермия:
Хладагент при низкой температуре и низком давлении поступает в испаритель и поглощает тепло окружающей среды в процессе испарения, тем самым охлаждая испаритель и окружающее его пространство.
Циркуляция:
После испарения хладагент превращается в газ и снова всасывается компрессором, чтобы начать новый цикл сжатия, конденсации, дросселирования и испарения.
В криогенных системах также могут использоваться специальные охлаждающие среды, такие как жидкий азот или жидкий гелий, которые имеют более низкую температуру кипения и могут охлаждать систему более эффективно. Кроме того, система оснащена различными элементами управления и датчиками для контроля и регулирования температуры, давления и других параметров, чтобы обеспечить стабильную работу системы в требуемом диапазоне низких температур.
Для конкретного криогенного реактора или оборудования криогенная система может учитывать и другие факторы, такие как тепловая изоляция реактора, контроль вакуума, приток и отвод материала и т.д. Они должны быть разработаны и оптимизированы в соответствии с конкретным сценарием применения и характеристиками оборудования.
В целом, криогенные системы обеспечивают рециркуляцию хладагента и эффективную теплопередачу с помощью ряда физических и химических процессов, чтобы поддерживать и контролировать низкую температуру окружающей среды для удовлетворения различных научных экспериментов, промышленного производства или потребностей в хранении.
