Методические указания к лабораторной работе по испытанию лабораторной установки жидкого воздуха, страница 3

          1. Определяется действительная часовая производительность установки по жидкому воздуху G_ж. Количество жидкого воздуха, получаемого на установке за время испытания, определяется взвешиванием. При этом получается несколько заниженная величина производительности, так как не учитываются потери жидкого воздуха на испарение при сливе. Для того, чтобы уменьшить потери жидкого воздуха, слив необходимо производить в предварительно охлажденный сосуд Дьюара.

          Для оценки потерь жидкого воздуха при сливе из сборника следует воспользоваться диаграммой Т-S (рис. 2).

 

Рис. 2

          Доля пара, образовавшегося при сливе из сборника в сосуд Дьюара, оценивается отношением a_п =  (рис. 2). Действительное количество испарившейся жидкости G_п = G_жa_п.

          Часовая производительность с учетом потерь при сливе

G_{ж =} G_ж  + G_жa_п.

          2. Определяется количество воздуха, засасываемого компрессором, и количество циркуляционного потока. Величина циркуляционного потока находится из уравнения

G_цирк = 3600mf ,

где m - коэффициент истечения диафрагмы;  f  - площадь сечения диафрагмы, м²; r_в - плотность воздуха при давлении и температуре перед диафрагмой, кг/м³; Dp - напор истечений, Па*.

___________________

               * При определении теплофизических свойств воздуха рекомендуется пользоваться табличными данными [3].

          Напор истечения  Dр  определяется из выражения

Dp = h r,

где h  - измеренный напор истечения, м водяного столба; r - плотность воды, кг/м³; g - ускорение силы тяжести, м/с².

          Количество воздуха, засасываемого компрессором в час,

                                                      G_вс  = G_ж + G_сч,                                        (3)

где G_сч  - количество газа, проходящего через счетчик ГС,

G_сч  = V_сч  r;   V_сч = ,

здесь V_сч  - расход газа через счетчик за время испытания, м³; t - время испытания, мин; r - плотность газа перед счетчиком;

r  =

где В_сч - давление газа перед счетчиком, Па; R - газовая постоянная, Дж/(кг×К); Т₁₁ - температура газа перед счетчиком, К.

В_сч = В + DВ_сч;   DВ_сч = 9,81p₁₂,

где В - барометрическое давление, Па; p₁₂ - избыточное давление перед счетчиком, мм. вод. ст.

          3. Определяется действительный удельный выход жидкого воздуха из выражения

                                                      Z_д  = .                                      (4)

          4. Определяется удельное значение потерь холодопроизводительности при работе установки, в зависимости от режима.

          а) По циклу двухкратного дросселирования

 

Рис. 3

          При этом пользуемся выражением для действительного выхода

                            Z_q = ,                 (5)

где М - удельное количество воздуха, поступающего в 1-ю ступень компрессора.

               П р и м е ч а н и е :  обозначения р₁, р₅, р₇  и Т₅  на рис. 3 соответствуют схеме рис. 1 и протоколу наблюдений.

М = ,

где с_р - удельная теплоемкость воздуха низкого давления при условиях его выхода из теплообменника,  кДж/(кг×К);  - удельная теплоемкость циркуляционного потока при условиях его выхода из теплообменника,  кДж/(кг×К).

          Определяется удельное значение потерь холодопроизводительности

                                       q₂ = (1-М) (Т₅-Т₇) + (Т₅-Т₈),                           (6)

где Т₅ - температура сжатого воздуха на входе в теплообменник, К;     Т₇ - температура циркуляционного потока на выходе из теплообменника, К; Т₈ - температура отбросного потока на выходе из теплообменника, К.

          По давлению сжатого воздуха перед криогенным блоком р₅  и температуре Т₅ находится в диаграмме S-Т точка 3 (рис. 3). Из этой точки проводится изотерма до пересечения с изобарами р₇ и р_о. Последними определяются положения точек 2 и 1. Далее из выражения (5) определяются удельные потери холодопроизводительности в окружающую среду

q₃ = М (i₁ - i₂) + (i₂ - i₃) - [(1-М)DТ_m + Mс_pDТ] -
                                                - z_q (i₁ - i₂) + z_q с_pDТ;                                      (7)