Исследование процесса охлаждения в условиях естественной и вынужденной конвекции газа: Методические указания к лабораторной работе № 1 по курсу «Криогенные технологии в медицине и биологии», страница 4

На рис. 1 приведен алгоритм расчета коэффициента теплоотдачи, который средствами EXCEL реализуется в виде последовательных вычислений, а после отладки переписывается в виде самостоятельного вычислительного макроса.

Задание 1. Определение теплофизических свойств газов посредством электронной базы данных

Теплофизические расчеты связаны с многократным обращением к базам стандартных данных о теплофизических и транспортных свойствах газов. Учитывая то, что большинство характеристик зависят от давления и температуры газа, базы формируются в виде двухмерных массивов типа:

Считывание сведений, необходимых для расчета, достаточно трудоемко. Задача усложняется в том случае, когда один из параметров газовой среды (температура или давление) меняется во времени. При T₁ = f(τ) для каждого нового времени τ^' = τ + Δτ  необходимо обновлять сведения о свойствах газа. К тому же новое значение температуры может отличаться от табличного, тогда для определения искомых значений необходимо использовать аппроксимацию. Для упрощения инженерных расчетов на кафедре криогенной техники была создана база данных с помощью электронных таблиц Excel. База данных представляет собой новую интерпретацию системы стандартных данных, созданной на кафедре криогенной техники СПбГУНиПТ [1]. Данные о свойствах нескольких криопродуктов представлены в виде двумерных массивов, построенных в координатах Т- р (температура – давление).

Для повышения точности расчетов массивы сформированы с малым шагом: по температуре 1 К, по давлению 0,1 МПа (ранее таблицы данных имели шаг 10 К и 1 МПа).

При выполнении расчетов пользователь получает в распоряжение электронную матрицу, из которой может либо просто считывать интересующие данные, либо организовывать автоматический доступ значений  посредством стандартных функций Excel.

Составлены три Excel-книги: «Азот», «Воздух», «Кислород». Каждая книга включает в себя несколько листов, каждый из которых характеризует определенные теплофизические параметры криогенных газов – плотность, энтальпия, теплоемкость, динамическая вязкость. Массивы данных начинаются с отметки р = 0,1 МПа и Т = 70 К. Каждый массив содержит сведения об одном из физических свойств газа в диапазоне 70 – 300 К, при давлениях до 25 МПа (рис. 2).

Рис. 2.  Вид листа с данными плотности азота