Курсова робота
по теплотехнічних криогенним системам
Тема: статичні характеристики ЕЛЕМЕНТІВ КРІОГЕННИХ СИСТЕМ
Зміст
1. Моделювання статичних нерозрахованих режимів теплообмінних апаратів
2. Розрахунок статичних характеристик ступені охолодження
3. Моделювання руху реального робочого речовини в обертових каналах
Список літератури
1. Моделювання статичних нерозрахованих режимів теплообмінних апаратів
При аналізі різноманітних кріогенних систем часто застосовується метод структурного аналізу, відповідно до якого робиться декомпозиція системи на ступені охолодження.
кріогенних систему можна представити у вигляді конструкції, що складається з наступних ступенів: ступені підготовки робочої речовини (СПТ), на якій виробляються його стиснення з відведенням теплоти в навколишнє середовище і очищення від домішок; ступені попереднього охолодження (СПО); ступені остаточного охолодження (СОО), на якій ведеться процес охолодження шляхом перетворення внутрішньої енергії робочої речовини при дроселюванні, розширенні в детандері, вихлопі і т.п .; ступені використання ефекту охолодження (СІО), на якій забезпечується вивід із системи субстанції або у вигляді теплоти, або у вигляді конденсованого кріопродукта. Структурно ступені СІО і СОО можуть частково або повністю збігатися. Часто в структурну схему системи включається додаткова кріогенна установка, призначена для отримання зовнішнього криогенного продукту, використовуваного в СПО для відводу теплоти від потоку з високим тиском [1,13, 14].
Сходинки охолодження, у свою чергу, складаються з ряду стандартних елементів, в якості яких широко використовуються рекуперативні і радіаційні теплообмінні апарати. У рекуперативних теплообмінних апаратах може бути організовано різне взаємне напрямок потоків робочих середовищ. Залежно від агрегатного стану кріоагента вони поділяються на рідинно-рідинні, газорідинні і газо-газові. Процес теплообміну в апаратах перших двох типів може протікати зі зміною агрегатного стану одного з кріоагента, зокрема з кипінням рідини. Процеси кипіння кріоагента здійснюються у ванні теплообмінних апаратів СПО і в теплообмінниках навантаження СІО, які є парогенеруючого елементами системи криогенного забезпечення.
До радіаційних теплообмінним апаратам насамперед слід віднести елементи об'єкта криостатирования з радіаційним теплопідводу і внутрістеночное виділенням теплоти, ділянки кріотрубопроводов та інші елементи кріогенних систем.
Сучасні системи криогенного забезпечення розраховують з урахуванням останніх досягнень кріогенної техніки [13, 15]. Вони здатні працювати при оптимальних параметрах з високими енергетичними показниками. Однак при експлуатації можуть виникати ситуації, які переводять окремі елементи або всю систему криогенного забезпечення на нерозрахункові режими роботи. Для виявлення ступеня впливу окремих факторів, що обурюють на параметри потоків робочих середовищ і оболонки каналів може бути використаний метод математичного моделювання [10, 16, 17].
Метод математичного моделювання стає незамінним при розрахункових аналізах схемних рішень установок і об'єктів новітньої техніки.
При розробці математичних моделей елементів теплоенергетичних систем використовуються моделі з зосередженими або розподіленими параметрами. У статичних зосереджених моделях всі параметри системи не залежать від просторових координат, і вважається, що їх маса і енергія зосереджені в матеріальній точці. Моделі з розподіленими параметрами можуть мати одну, дві і три просторові координати. При моделюванні реальних процесів теплообміну в елементах теплоенергетичних систем розглядаються моделі теплообмінних апаратів з двома, а частіше з однієї просторової координатою. При аналізі складних структурних енергетичних систем застосовуються також комбіновані моделі, в яких одні з елементів представляються як системи з розподіленими параметрами, інші - як системи із зосередженими параметрами.
Моделі теплообмінних апаратів кріогенних систем можуть складатися з декількох підсистем, наприклад: перша - прямий потік робочої речовини, друга - оболонка каналу, третя - зворотний потік або термостатирует рідину.
Якщо математичні моделі теплообмінних апаратів розглядаються як одномірні в напрямку осі x , тоді система рівнянь, що описує вихідний рівноважний режим або новий стійкий стан рекуперативного теплообмінника, має вигляд:
рівняння суцільності
