в) Теплоприток по остаточным газам.
Теплоприток к внутреннему сосуду по остаточным газам определим по формуле:
,
где Апр – приведённый коэффициент аккомодации; k=1,67 – показатель адиабаты молекул теплоты в вакуумном пространстве; М=29 г/моль – молекулярная масса молекулы воздуха в вакуумном пространстве; р=10-5 мм.рт.ст. – давление в вакуумном пространстве.
Приведённый коэффициент аккомодации вычислим по формуле:
,
где а1=0,8 – коэффициент аккомодации воздуха при температуре стенки кожуха; а2=1 – коэффициент аккомодации воздуха при температуре стенки внутреннего сосуда.
Приведённый коэффициент аккомодации равен:
.
Теплоприток к внутреннему сосуду по остаточным газам равен:
Вт.
3. Определение внешнего теплопритока.
Теплоприток к внешней поверхности криостата будет равен:
Вт.
4. Определим массовый расход испаряющегося азота.
Потери рабочей жидкости при стационарном режиме подсчитываются по формуле:
,
где r=188 кДж/кг – теплота парообразования жидкого азота при давлении 0,24 МПа.
Тогда потери жидкости составят:
г/с.
Часть 3: Тепловой расчёт транспортной цистерны
1. Определение поверхности кожуха и внутреннего сосуда цистерны.
а) Определяем площадь поверхности кожуха криостата по формуле:
,
где dкож=1,68 м – диаметр кожуха; hкож=3,63 м – высота кожуха.
Подставляя числовые данные в формулу, получим:
м2.
б) Определяем площадь поверхности внутреннего сосуда по формуле:
,
где dсос=1,172 м – диаметр внутреннего сосуда; hсос=2,5 м – высота внутреннего сосуда.
Подставляем значения величин в формулу:
м2.
2. Определение теплопритоков к внутреннему сосуду.
а) Лучистый теплоприток.
Лучистый теплоприток к внутреннему сосуду определим по формуле:
,
где Т1=293 К – температура поверхности кожуха; Т2=86 К – температура поверхности внутреннего сосуда; Ее – приведённая степень черноты.
Приведённая степень черноты вычисляется по формуле:
,
где е1=0,075 – степень черноты поверхности кожуха из нержавеющей стали; е2=0,03 – степень черноты отожжёной алюминиевой фольги, намотанной на внутренний сосуд из нержавеющей стали.
Приведённая степень черноты равна:
.
При экранировании внутреннего сосуда приведённая степень черноты равна:
,
где n – число установленных экранов.
Лучистый теплоприток к внутреннему сосуду равен:
Вт.
б) Теплоперенос за счёт контактной теплопроводности изоляции.
Теплоперенос к внутреннему сосуду определим по формуле:
,
где δ=0,022 м – толщина изоляции; λ=0,05·10-3 Вт/(м·К) – коэффициент теплопроводности стеклобумаги (в композиции с отожженной алюминиевой фольгой).
Теплоперенос равен:
Вт.
в) Теплоприток по тепловым мостам.
Теплоприток к внутреннему сосуду по тепловым мостам определим по формуле:
,
где dтм=0,014 м2 – диаметр теплового моста; l=0,1 м – длина теплового моста; λ=12,05 Вт/(м·К) – средний коэффициент теплопроводности при средней температуре между кожухом и внутренним сосудом.
Теплоприток равен:
Вт.
г) Теплоприток по остаточным газам.
Теплоприток к внутреннему сосуду по остаточным газам определим по формуле:
,
где Апр – приведённый коэффициент аккомодации; k=1,67 – показатель адиабаты молекул теплоты в вакуумном пространстве; М=29 г/моль – молекулярная масса молекулы воздуха в вакуумном пространстве; р=10-5 мм.рт.ст. – давление в вакуумном пространстве.
Приведённый коэффициент аккомодации вычислим по формуле:
,
где а1=0,8 – коэффициент аккомодации воздуха при температуре стенки кожуха; а2=1 – коэффициент аккомодации воздуха при температуре стенки внутреннего сосуда.
Приведённый коэффициент аккомодации равен:
.
Теплоприток к внутреннему сосуду по остаточным газам равен:
Вт.
3. Определение внешнего теплопритока.
Теплоприток к внешней поверхности криостата будет равен:
Вт.
4. Определим массовый расход испаряющегося азота.
Потери рабочей жидкости при стационарном режиме подсчитываются по формуле:
,
где r=188 кДж/кг – теплота парообразования жидкого азота при давлении 0,25 МПа.
Тогда потери жидкости составят:
г/с.
Часть 4: Тепловой расчёт программного замораживателя
1. Определение коэффициента теплопередачи.
Коэффициент теплопередачи определяется от наружной среды замораживателя к среде его камеры. В данном случае при теплопереходе от наружной среды к стенке камеры и от стенки камеры к её среде коэффициентом теплоотдачи пренебрегаем.
Коэффициент теплопередачи определим по формуле:
,
[9]
где δст=1,5 мм – толщина листовой стали внутреннего и наружного кожуха камеры; λст=81,41 Вт/(м·К) – коэффициент теплопроводности стали; δмип=30 мм – толщина слоя мипоры, которая служит тепловой изоляцией рабочего объёма камеры; λст=0,035 Вт/(м·К) – коэффициент теплопроводности мипоры.
Коэффициент теплопередачи равен:
Вт/(м2·К)
2. Определение теплопритоков к камере замораживателя.
Теплопритоки к камере будут равны между собой, т.к теплопередающие поверхности одинаковы по площади. Теплопритоки будем определять через переднюю (заднюю) и боковые стенки по формуле:
Q=kF(T1–T2),
где F=0,0805 м2 – площадь теплопередающей поверхности; T1=293 К – температура наружной среды замораживателя; T2=83 К – температура в камере замораживателя.
Теплоприток равен: Q=1,17·0,0805·(293-83)=20 Вт.
3. Общая суммарная тепловая нагрузка.
Qобщ=4Q=80 Вт.
4. Количество азота для покрытия общих теплопритоков.
Определим количество азота, которое необходимо для компенсации общего теплопритока к камере замораживателя:
кг/час;
л/час,
где rN2 – теплота парообразования азота; ρN2 – плотность жидкого азота.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.