процесу тепловіддачі від внутрішньої поверхні оболонки каналу до потоку забезпечується при правильно обраних кроках розрахунку за часом і довжині апарату. Ці вихідні дані визначаємо з співвідношень (8), (5) - (7).
На рис. 6 зображена блок-схема реалізації алгоритму розрахунку динамічних параметрів радіаційного теплообмінного апарату. Структура алгоритму в основному збігається зі структурою розрахунку параметрів рекуперативного теплообмінника (див. Рис. 2). Різниця полягає в утриманні блоку 3, в якому здійснюється розрахунок статичних характеристик одновимірного радіаційного теплообмінника.
Рис. 6. Блок-схема алгоритму розрахунку динаміки радіаційного теплообмінного апарату
Динамічна модель парогенеруючої поверхні кріогенної системи із зосередженими параметрами. Парогенеруючі поверхні є основними елементами кріогенних систем. Вони являють собою ванни теплообмінників навантаження циркуляційних систем або кріостати кріоенергетіческіх машин і пристроїв. Цими елементами сприймаються стаціонарні теплові потоки і різні за формою, інтенсивності та тривалості дії динамічні теплові обурення. Передача обурює впливу при перехідних процесах об'єкта криостатирования в чому залежить від теплоаккумулирующей здатності парогенеруючої поверхні кріогенної системи.
На рис. 7 показані фізична модель парогенеруючого елемента кріогенної системи і процеси в діаграмі Ts.
Рис. 7. Схема розрахунку динамічних параметрів парогенеруючої
поверхні елемента кріогенної системи:
а - фізична модель парогенеруючого елемента;
б - процеси в Ts діаграмі
криогенний моделювання динамічний парогенеруючого
Перехідні процеси в даному елементі можуть вВиникає під дією різних факторів обурення, зокрема при зміні витрати речовини подаваного рідкого криогенного продукту GL і його енергетичного стану, а також впливі на витрату пари і тепловий потік Q. При стаціонарному режимі забезпечується дотримання матеріального балансу, сталість рівня рідини і енергетичного балансу QL + Q=Q0 (QL - тепловий потік, що вноситься з рідким криогенним продуктом; Q - тепловий потік від об'єкта криостатирования; QG - тепловий потік, що виноситься паром).
Поява збурюючих факторів призводить до порушення матеріального та енергетичного балансу і викликає зміну тиску в паровому просторі. Закон зміни тиску отримуємо в результаті спільного рішення рівнянь матеріального та енергетичного балансу при нестаціонарних режимах з урахуванням рівняння стану речовини [26].
Рівняння матеріального балансу
показує, що різниця між припливом рідкого кріопродукта GL і стоком пара GG відповідає зміні витрати речовини в паровому VG і рідинному VL обсягах.
Енергетичний баланс встановлює, що різниця між припливом і стоком теплоти йде на зміну теплової енергії, укладеної в обсягах пари, рідини і металу:
.
При визначенні кількості теплоти Qм=Gмcм? TМ, акумульованої металом, приймаємо, що температура гріючої поверхні дорівнює температурі рідкого гелію.
Щільність сухої насиченої пари? G, киплячої рідини? L і теплоємність Сg і Сl є функціями тиску p, тому рівняння стану в загальному вигляді такі:
З геометричних співвідношень випливає рівність V=VG + VL, з якого випливає, що
.
Поточні значення обсягів VG і VL визначаємо з балансу мас об'єму апарата:
,
де? (p) - Приведена щільність рідкого та пароподібного гелію.
Розглянемо динамічний процес, в якому в якості обурення використовується стрибкоподібне збільшення теплопідводу з Q до Q1. Після лінеаризації і перетворення вихідної системи рівнянь залежність для визначення динамічної температури насичення киплячого кріоагента може бути записана у вигляді
,
де AT=ATP + ATL + ATM - сумарна теплоакумулююча ємність апарату, тут АТР=VG cG (p)? G (p) - кількість теплоти, акумульованої парою; ATL=VLcL (p)? L (p) - кількість теплоти, акумульованої рідиною; ATM=Gмcм? TМ - кількість теплоти, акумульованої металом оболонки апарату; T?- Температура кипіння рідини при тиску.
Для знаходження величин ATP і ATL зазвичай вводять поняття теплоємності тіла cx, відповідної процесу при x=const, де x - деяка функція, що зв'язує два незалежні параметра, т. е.. У розглянутому випадку значення теплоємності cG і cL обчислюємо для насичених пари і рідини. У якості незалежного параметра прийнято тиск p і р +? P.
Далі за значенням температури T? + ?? розраховуємо тиск насичених парів:
.
Слід зазначити, що неравновесность процесу випаровування в моделі не враховується, оскільки час релаксації значно менше часу перехідних процесів у кріогенній установці...
