Нагимов Руслан Рафаэльевич

Развитие уровня технического развития различных типов аппаратуры научного, медицинского, военного и иных назначений, требующих охлаждения до криогенных температур, привело к необходимости совершенствования криогенной техники и технологий охлаждения данной аппаратуры. Повысились требования к гибкости криогенных систем по отношению к параметрам рабочих режимов – температуре и тепловой нагрузке. Применение в подобных системах традиционных методик оптимизации криогенных циклов приводит к тому, что данные криогенные установки работают на оптимальных режимах работы лишь часть эксплуатационного периода ввиду динамического характера изменения параметров рабочих режимов даже при статическом характере работы криогенной системы. Решением данной проблемы, приводящим к повышению энергетической эффективности криогенных систем, является динамическая оптимизация криогенных циклов для широкого диапазона значений рабочих параметров и применение соответствующей системы управления в данных установках для поддержания рабочих характеристик цикла в области их оптимальных значений. В данной статье описываются методы динамической оптимизации криогенных циклов с использованием средств современной вычислительной техники, а также свободных и коммерческих пакетов для расчета свойств веществ.

Криогенная техника в настоящее время широко распространена в различных проектах ускорителей частиц в областях, связанных со сверхпроводимостью. Увеличение производительности сверхпроводящих устройств целесообразно, в первую очередь, с экономической точки зрения. Один из способов увеличения производительности состоит в понижении рабочей температуры сверхпроводников и охлаждении их сверхтекучим гелием. С этой целью реализуются проекты крупных криогенных установок на температурный уровень 1,8 К и холодопроизводительности порядка киловатт. Для таких криогенных установок требуются мощные компрессорные системы для сжатия гелия низкого давления на базе циклов с холодным или гибридным сжатием. В данной статье описываются и сравниваются методы охлаждения с использованием циклов с холодным и гибридным сжатием, дается обзор операционных возможностей этих циклов, а также дается описание разработанной стратегии системы контроля компрессорами для сжатия гелия низкого давления в данных циклах.