tify"> Зразкове значення ефективності (ККД) регенератора:
.
Коливання температури насадки за цикл:
,
при Дж/кг К. - середня теплоємність насадки.
Приймаючи, що насадка в регенераторі щільно укладена, тобто (Де - дійсна пористість і - пористість ідеально упакованої насадки), коефіцієнт опору визначаємо за формулою:
,
;
.
Щільність гелію при середніх параметрах:
.
Втрати тиску по потокам:
.
.
Розрахунок конденсатора
Конденсатор в проектованої КГМ відповідно з компонуванням машини робиться кільцевим. Внутрішня втулка використовується як частина циліндра витискувача. По внутрішньому діаметру трубок протікає холодний потік гелію з середньою температурою, а в міжтрубному просторі відбувається конденсація повітря.
Приймаються висоту трубок конденсатора; трубки? ; матеріал - сталь Х19Н9Т.
Дійсна теплове навантаження на конденсатор.
Таблиця I.8 Фізичні параметри потоків
Речовина Воздух10582713,64143,7204,66 ------ Гелій10011,6127,6410,078 ----- - 5,22
Коефіцієнт тепловіддачі від конденсується повітря до стінки визначаємо за формулою Кутателадзе:
- різниця температур між конденсується парою і стінкою.
Коефіцієнт тепловіддачі від гелію до стінки:
Критерій Нуссельта:
Приймаю швидкість гелію в трубках
Критерій Рейнольдса:
Критерій Прандтля:
Критерій Нуссельта:
Коефіцієнт тепловіддачі від гелію до стінки:
Визначаємо температуру стінки і коефіцієнт тепловіддачі. Рівність теплових навантажень з боку конденсирующегося повітря і потоку гелію визначається наступним чином:
- зовнішній діаметр трубок.
- внутрішній діаметр трубок.
Загальна різниця температур між конденсується повітрям і потоком гелію:
.
Приймаємо значення? від 0,5 К до 5 К.
?, град0,510,522,533,544,55q 1, Вт/м3,3295,5987,5889,41511,13012,76114,32515,83417,29618,718q 2, Вт/м3,2296,4579, 68612,91516,14319,37222,60125,82929,05832,287
Рис.7 Графічне визначення питомого теплового потоку конденсатора
За графіком знаходимо
? =3 К
q=13 Вт/(м? К)
Уточнюємо обчислені раннє значення
Коефіцієнти тепловіддачі
Коефіцієнт теплопередачі, віднесений до внутрішньої поверхні трубок
Необхідна поверхню теплообмінника
F=Q/(k ·? T)=1200/(2166,67 · 5)=0,098 м 2
Приймаємо з 20% запасу F=0,118 м 2
Висновок
Велика частина новостворених машин є реалізацією ідей, висловлених вченими та інженерами в минулому сторіччі. Наприклад, можливість використання двигуна Стірлінга як холодильної машини була виявлена ??Дж. Гершелем в 1834 р Такі машини успішно експлуатувалися в харчовій промисловості. До початку минулого сторіччя вони були повністю витіснені більш ефективними паровими холодильними машинами. Машини В. Гиффорда є реалізацією ідей Сольвея, висловлених в 1886 р Але при тому рівні знань в області термодинаміки і теплопередачі, а також рівні розвитку промисловості вони не могли стати конкурентоспроможними, тому до 30-х років нашого століття такі машини були повністю забуті. Їх винаходили заново. Нерідко автори нових машин дізнавалися про ідеї минулого з виступів допитливих опонентів, які відстоюють пріоритет своєї країни. Слід особливо підкреслити внесок наших сучасників. Без теплообмінних апаратів, розроблених Келлером і Джонкерсом, машину Стірлінга можна було використовувати лише в механічних іграшках. Без робіт Гиффорда ідеї Сольвея вважали б досі рядовим науковим курйозом.
У вітчизняній літературі кріогенними газовими машинами (КГМ) прийнято називати машини, у яких теплообмінні апарати включені в мертвий обсяг порожнин розширення і стиснення. Зауважимо,...
