Система кріогенного забезпечення кріомагнітного комплексу КМК–1000 на базі мікрокріогенних систем замкнутого циклу

Abstract

Вступ. Розвиток галузі збагачувальних виробництв означив вимоги з розроблення суттєво нових технологій та обладнання, зокрема й методу магнітної сепарації. Проблематика. Перевага кріомагнітних комплексів магнітної сепарації визначається ефективністю вирішення проблеми створення їхньої системи кріогенного забезпечення. Мета. Розробка системи кріогенного забезпечення (СКЗ) кріомагнітного комплексу на базі мікрокріогенних систем замкнутого циклу (МКС). Матеріали й методи. Матеріалом роботи є конструкція СКЗ з вбудованою надпровідною магнітною системою (НМС) і двома МКС. Ефективність використання МКС визначається методом аналізу теплового баланса їхніх модулів. Результати. Розроблено конструкцію СКЗ на базі безазотного кріостата з вбудованою НМС і двома МКС та рішення проблеми ефективного використання МКС методом аналізу теплового балансу їх модулів. Конструкція вузлів введення модулів МКС та горловини, а також ємності, опор і екранів одночасно є системою жорсткості та ефективного відводу теплоприпливів з них на відповідні ступені модулів МКС. Конструкція СКЗ забезпечує ефективність роботи в стаціонарному режимі з надмалим запасом зрідженого гелію по кільцевому процесу «рідина–газ–реконденсація», в якому газорідинна суміш гелію є ідеальним холодопровідом. Конструкція СКЗ забезпечує технологічність регламентних робіт, навіть зі зміною модулів горловини та і МКС, без розгерметизації кріостата. Висновки. Рішення конструкторсько-технологічних та науково-технічних проблем створення СКЗ базується на патентах України № 103949 та № 88830. Обгрунтовано доцільність створення СКЗ комплексу на базі кріостата з вбудованою НМС і двома МКС, що працює в стаціонарному режимі з надмалим запасом зрідженого гелію.

Introduction. The development of the enrichment industry has identified significant requirements for the development of new technologies and equipment, including the method of magnetic separation. Problem Statement. Advantages of cryomagnetic separation complexes are determined by the efficiency of solving the problem of creating their cryogenic support systems. Purpose. The purpose of this research is to develop a cryogenic supply system (CSC) by solution scientific technical and design and technological problems of cryomagnetic systems creation based on micro-cryogenic closed cycle systems (MCS). Materials аnd Methods. The material of the research is the design of SCS with built-in superconducting magnetic system (SMS) and two MCS. The efficiency of MCS use is determined by the method of thermal balance analysis of their modules. Results. SCS design on the basis of the nitrogen-free cryostat with integrated SMS and two close-cycle MCS and the solution of R&D problems of effective use of the MCS by method of the heat balance analysis of their modules have been proposed. The input units of the MCS modules and neck, as well as the tank, supports and screens are design in such a way as they can operate simultaneously as a system of rigidity and a system of efficient removal of heat from them to the appropriate stages of the MCS modules. The design of SCS provides operation in a stationary mode with a super small supply of liquid helium through the liquid-gas recondensation ring process, in which the gas-liquid helium mixture is an ideal cool conductor. The design of the SCS provides the manufacturability of routine maintenance, even with the change of the modules of the neck and the MCS, without depressurization of the cryostat. Conclusion. Solutions of design and technological, research and technical problems are based on patents of Ukraine No. 103949 and No. 88830. The expediency of creation of the complex on the basis of a nitrogen-free cryostat with built-in SMS and two MCS operating in a stationary mode with a very small reserve of liquid helium has been substantiated.