Криогенные машины: Методические указания к самостоятельной работе

Страницы работы

Содержание работы

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский  государственный  университет
 низкотемпературных  и  пищевых  технологий

Кафедра криогенной техники

КРИОГЕННЫЕ
МАШИНЫ

Методические указания
к самостоятельной работе
для студентов специальности 101700
 направления 552700
заочной формы обучения

Санкт-Петербург  2005


УДК  625.59

Пахомов О.В. Криогенные машины: Метод. указания к самостоя-тельной работе для студентов спец. 101700 направления 552700 заочной формы обучения. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2005. – 10 с.

В работе рассматриваются вопросы методики изучения курса «Криогенные машины». Излагается порядок теоретического изучения и вопросы для самопроверки.

Рецензент

Доктор техн. наук, проф.  Н.Н. Бухарин

Рекомендованы к изданию советом факультета криогенной техники и кондиционирования

Ó Санкт-Петербургский государственный

университет низкотемпературных

и пищевых  технологий, 2005

ВВЕДЕНИЕ

Курс «Криогенные машины» как профилирующая дисциплина имеет ряд особенностей, которые существенно отличают ее от других.

В данном курсе используются практически все навыки и знания, полученные студентами в предыдущий период обучения. Это «Термодинамика и теплообмен», «Научные основы криологии», «Техническая механика», «Детали машин», «Механика жидкостей и газов».

Кроме того, поскольку для анализа и проектирования криогенных машин широко используется динамический подход в моделировании термодинамических процессов, то особое внимание уделяется применению компьютерного моделирования для решения задач оптимизации узлов криогенных машин. Высокие требования по энергетическим характеристикам КМ диктуют необходимость использования данных по термодинамическим свойствам реальных газов для воздуха, водорода и гелия.

I. МЕТОДИКА  ИЗУЧЕНИЯ  КУРСА

Дисциплина «Криогенные машины» рассматривает агрегаты и устройства для получения низких температур, а также термодинамические процессы, протекающие в них.

Устройства делятся на следующие большие группы:

– криогенные газовые машины (КГМ);

– криогенные турбодетандеры;

– криогенные поршневые детандеры;

– насосы и нагнетатели для перекачки криогенных жидкостей.

Кроме того, в настоящее время используется класс поршневых и турбомашин, работающих во влажно-паровой области.

Курс «Криогенные машины» изучает методику расчета машин криогенной техники, а также использование способов оптимизации конструкций и режимов работы криогенных машин.

Практические навыки, необходимые для анализа, расчета и проектирования криогенных машин, приобретаются в результате выпол-нения расчетной работы, посвященной КГМ по циклу Стирлинга, а также расчетных заданий по газовому турбодетандеру и влажно-паровому поршневому детандеру. Особое внимание уделяется динамическому подходу в описании термодинамических и тепловых процессов. Анализируются методы оптимизации конструкций криогенных машин и проточной части турбодетандеров. Для более глубокого освоения отдельных разделов курса необходима самостоятельная работа студентов по соответствующим разделам курса, учебным пособиям и книгам, указанным в рекомендуемой литературе.

После выполнения расчетной работы, расчетных заданий и лабораторных работ изучение курса «Криогенные машины» завершается сдачей зачета и экзамена.

Раздел 1. Принцип действия и области применения КМ

Назначение КМ, этапы развития КМ. Применение КМ в воздухоразделительных установках, криогенные машины для гелиевых систем, микрокриогенные системы и машины.

Литература: [1, с. 4–17].

Вопросы для самопроверки

1. Дайте характеристику криогенной машины?

2. Какие бывают КМ?

3. Опишите этапы развития КГМ.

4. Опишите области использования КГМ.

5. Каковы технические характеристики современных микрокриогенных машин?

6. Опишите классификацию КГМ.

Раздел 2. Термодинамические основы теории КМ

Рациональные области применения КГМ, дифференциальные уравнения изменения параметров в полости поршневой КГМ, расширение газов в двухфазной области. Истечение газов и газодинамические функции, теплообмен в регенераторах, перенос теплоты поршнем и вытеснителем.

Вопросы для самопроверки

1. Опишите газодинамические функции.

2. Как записываются уравнения для расширения газа в двухфазной области?

3. Челночный теплоперенос.

4. Напишите уравнения для расчета регенератора.

5. Дайте понятие газодинамической функции расхода.

6. Что означает процесс изоэнтропного истечения?

Раздел 3. Криогенные газовые машины

Принцип действия, основные схемы, аппараты внешнего теплообмена. Конструкции машин Стирлинга, последовательность расчета и оптимизация. Многоступенчатые машины. Изотермическая модель Шмидта. КГМ «пульсационная труба» Мак-Магона. Теплоиспользующие машины.

Литература: [1, с. 182–300].

Вопросы для самопроверки

1. Основные допущения модели Шмидта.

2. Методы учета потерь в КГМ.

3. Алгоритм расчета КГМ Мак-Магона.

4. Виды конструкций КГМ Стирлинга.

5. Отличие в расчете щелевого и трубчатого холодильников КГМ.

Похожие материалы

Информация о работе