Другие предметы \ Тепломассообменные аппараты низкотемпературных установок и кондиционирования

Расчет газовой холодильной машины, работающей по обратному циклу Стирлинга, страница 6

Длина каналов теплообменника при  = 0,33∙ :

 =  =  = 0,0815 м;

Площадь поперечного сечения канала:

Sш = ∙b = 0,45∙∙9∙ = 4,05∙ ;

Периметр сечения щели, через который передается теплота:

П = 2∙(+b) = 2∙(0,45∙+9∙) = 18,9∙ м;

Эквивалентный диаметр канала:

 =  =  = 0,00086 м.

Площадь теплообменной поверхности АВТ:

 = П∙∙ = 18,9∙∙0,0815∙100 = 0,154 .

Расчетные параметры газового потока:

 = 95 К;

По формуле Кеезома:

 = 5,023∙ = 95,62∙  Па∙с.

Расход гелия через теплое сечение:

G1 = 0,00126 кг/с;

G2 = 0,00196 кг/с;

∆G1 =  = 0,000728 кг/с.

Расход гелия через холодное сечение:

G1x = 0,000769 кг/с;

G2x = 0,00246 кг/с;

∆ G2x =  = 0,000507 кг/с.

Время одного рабочего цикла:

 =  = 0,0413 с.

Время прямого цикла:

 = ∙ = 0,0149 с.

Время обратного цикла:

 =  -  = 0,026 с.

Критерий Прандтля определяется по параметрам рабочего тела при  = 95 К

 = 5,241∙ (Дж/кг∙К);

 = 70,33∙ (Вт/м∙К);

 =  =  = 0,713.

Критерий Рейнольдса:

Для гелия:

 = 144,6 кг/(∙с),

 =  =  = 12962.

Для воды:

 = 178,0 кг/(∙с),

 =  =  = 15956.

Критерий Нуссельта:

Для гелия[4]:

 = 0,023∙∙ = 40,11.

Для воды:

 = 0,023∙∙ = 47,37.

Коэффициент теплоотдачи[4]:

 =  = 0,03 Вт/(м∙К);

 =  = 0,028 Вт/(м∙К);

 =  = 1387,75 Вт/(∙К);

 =  = 1555,79 Вт/(∙К).

Обозначим:

 =  =  = 1,481,

 =  =  = 1,346;

Определим коэффициенты и температуры на концах теплообменника нагрузки, считая, что  =  ,

∆ = 1,347∙.

 = 2143 Вт.

 = 41∙.

 = 253 Вт.

a =  −1 =  -1 = 15,891;

b =  =  = 0,131;

с =  =  = 0,008, где  =  = 0,0653 кг/с.

 = 95∙15,891/15,988 = 94,43 К; ∆ = 0,57 К;

 = 95∙(1 – (0,131∙ - 0,008)/ 15,988) = 92,05 К; ∆ = 2,95 К, где

 = a - c∙ + b = 15,891 – 0,008∙ + 0,131 = 15,988.

Температура газа, натекающего в расширительную полость машины была постоянна и равна  =  = 95 К. Среднемассовые температуры газа в цикле принимаем   =  = 300 К:

∆ =  -  = 5,24 Вт,

Увеличение тепловых потерь в низкотемпературную зону машины:

∆ =  =  = 12,46 Вт.

Суммарные потери давления:

∆ =  , где

 - среднее за цикл значение плотности газа в каналах теплообменника нагрузки:

 =  =  = 13,05 кг/;

 - коэффициент трения потока в канале, зависящий от режима течения; в нашем случае Re > 2300, поэтому воспользуемся формулой Блазиуса:

 =  ;

 = ( – суммарный коэффициент местных сопротивлений на входе и выходе из аппарата соответственно при одном направлении дутья.

Для упрощения предварительных расчетов положим, что f = const =       = 0,125. Тогда:

 = 0,5∙(1−f+(1−f = 1,22.

где f – проходное сечение на входе и на выходе.

∆ = 6520 + 9419= 15 939 Па.

Потеря холодопроизводительности КГМ, вызванная гидравлическим сопротивлением теплообменника нагрузки:

∆ = ∆∙ = 15 939∙ = 40,42 Вт.

Потери холодопроизводительности при:

=  = 995,011 Вт.

∆Q = Q -  = 1000 – 995,011 = 4,989 Вт.

Условные тепловые потери:

∆ = ∆ + ∆ +  = 12.461+40.42+4.989 = 57,87 Вт.

9. Расчет динамики кривошипно-шатунного механизма КГМ.

Расчет динамики КГМ производится с целью определения нагрузок, действующих на узлы и детали механизма. Возникающие в процессе работы механизма циклические нагрузки являются результатом воздействия на детали КГМ газовых и инерционных сил.

Для расчета динамики кинематического привода КГМ с симметричным ромбическим приводом используется программа diromb.for [6].

Исходные данные:

DK=0.12      DKH=0.014      DB=0.065      DH=0.014      E=0.040      R=0.020     SDL=0.090     SK=0.042      DEL=0.465     FIO=1.770     PMINN=2.060  VM=5320.000  ON=1450.000      HK=2.200     HB=2.200     GBK=4.200     GK=5.400     GB=4.500       AP=0.020      BP=0.017      DLP=0.148   UGP=110.000     PR=0.091    DELM=50.000      RKM=0.145

Расчет:

      

10.  Список литературы.

1.  Архаров А. М. Низкотемпературные газовые машины (криогенераторы). М., Машиностроение, 1969.

2.  Техника низких температур. Под ред. Е. И. Микулина, И. В. Марфениной, А. М. Архарова. М., Энергия, 1975.

3.  Грезин А. К., Зиновьев В. С. Микрокрогенная техника. М., Машиностроение, 1977.

4.  Суслов А. Д., Гороховский Г. А., Полтараус В. Б. Криогенные газовые машины. –М.: Энергоиздат, 1982. -213 с.

5.  Расчет криогенных установок.  Учеб. Пособие для холодильных и технологических вузов./ Под ред. С. С. Будневича. – 2-е изд., перераб. И доп. – Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 1979. – 367 с, ил.

6.  Борзенко Е. И., Пахомов О. В. Расчет на ЭВМ динамики кривошипно-шатунного механизма. 2-е изд., испр. – СПб.: СПБГУНиПТ, 2008. – 10с.

Скачать файл