Mixed gas refrigeration method

Details Mixed gas refrigeration method Mixed gas refrigeration method

F - Mech Eng,Light,Heat,Weapons

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B

F25B 19/02 (2006.01) A61B 18/02 (2006.01) C09K 5/04 (2006.01) F25B 9/00 (2006.01) F25B 9/02 (2006.01)

Patent

CA 2263382

A miniatured mixed gas refrigeration system and method of operation are disclosed, having a coaxial catheter (18) with an inner high pressure supply lumen and an outer low pressure return lumen. An optimum gas mixture is formulated from a group of component fluids, according to calculated thermodynamic properties of a group of candidate fluid mixtures. The gas mixture is pressurized by a compressor (12) to a pressure less than 420 psia, for safety reasons. The distal portion (20) of the outer lumen contains a micro-miniature heat exchanger constructed of laminated plates or sheets. The plates or sheets establish high pressure and low pressure passageways, with high surface area, having a tortuous path for the gas flow to maximize heat exchange. The high pressure outlet of the heat exchanger is connected to a Joule-Thomson expansion element where the high pressure gas is expanded isenthalpically to a lower temperature at least as low as 183K. This low temperature gas cools a heat transfer element mounted in the outer wall of the catheter, to cool an external object. Return gas flows back through the heat exchanger to pre-cool the incoming high pressure gas mixture.

On décrit un système miniature de réfrigération de gaz mélangés ainsi qu'un procédé de fonctionnement associé, mettant en oeuvre un cathéter (18) ayant le même axe qu'une lumière d'alimentation haute pression et qu'une lumière de retour basse pression et extérieure. On a formulé un mélange gazeux optimal à partir d'un groupe de constituants fluidiques, en fonction des propriétés thermodynamiques calculées d'un groupe de mélanges fluidiques candidats. On a mis sous pression le mélange gazeux à l'aide d'un compresseur (12), cette pression étant inférieure à 420 psia pour des raisons de sécurité. La portion distale (20) de la lumière extérieure contient un échangeur de chaleur micro-miniatururisé et composé de plaques ou feuilles stratifiées, lesquelles délimitent des passages haute et basse pression, à surface utile importante et présentant un trajet sinueux destiné à l'écoulement gazeux, afin de maximiser l'échange de chaleur. L'orifice de sortie haute pression de cet échangeur est relié à un élément de détente Joule-Thomson dans lequel le gaz haute pression est détendu de manière isenthalpique afin d'atteindre une température plus basse, au moins aussi basse que 183K. Ce gaz basse température réfrigère un élément de transfert de chaleur monté dans la paroi extérieure du cathéter, afin de réfrigérer un objet extérieur. Le gaz de retour circule à travers l'échangeur de chaleur afin de préréfrigérer le mélange gazeux haute pression entrant.

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