Основные уравнения динамики элементов данной криогенной системы. Моделирование основных динамических режимов в теплообменных и парогенерирующих элементах КГС. Динамические характеристики нижней ступени охлаждения рекуперативного теплообменного аппарата.
Системы криогенного обеспечения энергетических машин и устройств укомплектованы агрегатами, выполненными в соответствии с современным уровнем развития криогенной техники и технологии. Криогенные циклы, машины и аппараты систем рассчитывают по оптимальным параметрам; они способны обеспечить высокую эффективность процесса криостатирования объектов. Системы криостатирования создают на основе базовых криогенных гелиевых установок, которые оптимизированы на расчетные параметры работы и обеспечивают требуемый температурный уровень и необходимую холодильную мощность. Особенность криогенной гелиевой системы (КГС) заключается в специфике объекта криостатирования, который прежде всего и определяет условия работы системы. Дополнительные тепловыделения объекта приводят к увеличению тепловой нагрузки на систему, к перераспределению потоков рабочих веществ, изменению их параметров, т. е. к возникновению в системе криогенного обеспечения переходных процессов.Однако при анализе динамических характеристик теплообменных аппаратов криогенных систем в ряде случаев такие упрощения неправомерны, поскольку теплофизические свойства криогенных веществ при высоких давлениях и низких температурах изменяются по нелинейному закону, что особенно относится к теплообменным аппаратам нижних ступеней охлаждения КГУ и ступеней использования охлаждения КГС. , где - количество теплоты, аккумулированной в элементарном объеме Vi прямого потока за время ??; - количество теплоты, введенной прямым потоком через сечение i 1 за время ??; - количество теплоты, выведенной прямым потоком через сечение i за то же время; - количество теплоты, отведенной от прямого потока через теплопередающую поверхность оболочки канала за тот же промежуток времени. , где - количество теплоты, аккумулированной обратным потоком за время ??; - количество теплоты, введенной обратным потоком через сечение i за время ??; - количество теплоты, выведенной обратным потоком через сечение i 1 за тот же промежуток времени; - количество теплоты, подведенной от поверхности оболочки канала к обратному потоку. Теплота от прямого потока передается через элементарный объем оболочки канала массой mi и воспринимается обратным потоком в количестве . Динамические коэффициенты этого уравнения определяем с учетом значения приведенной теплоемкости систем: Температуру прямого и обратного потоков в момент ? определяем по известным выражениям: для прямого потокаИз существующих различных схемных решений низкотемпературных ступеней охлаждения для моделирования выбрана нижняя ступень с дросселированием и криогенным нагнетателем. Изменение параметров состояния паров гелия на входе в нагнетатель VI вызывает перемещение рабочей точки по его характеристике и увеличение расхода обратного потока, приводит к появлению переходного процесса в аппарате I, в результате чего изменяется температура газа перед дросселем II и понижается температура обратного потока на выходе вследствие недоиспользования холода при рекуперации. Для расчета динамических характеристик необходимо знать статическое распределение параметров в основных элементах ступени охлаждения, к которым относятся рекуперативный теплообменник I, дроссельный вентиль IV, криогенный нагнетатель VI и парогенерирующая поверхность аппарата V (см. рис. Расход гелия через нагнетатель рассчитываем с помощью следующего выражения: , где G0 - расходный коэффициент нагнетателя; p, T - давление и температура на входе в нагнетатель; p0, T0 - давление и температура на выходе из нагнетателя. Далее по процедуре DROSL(P4,T4,P6) определяем энергетическое состояние потока гелия G40 и статическую холодопроизводительность ступени охлаждения: , где G60 - расход гелия, откачиваемого криогенным нагнетателем (в статике соблюдается равенство G40 = G60); ?G - доля пара, образовавшегося при дросселировании насыщенной жидкости в вентиле II; r0(p60) - теплота парообразования гелия при давлении p60.
План
Содержание
1. Основные уравнения динамики элементов криогенной системы
2. Моделирование динамических режимов в теплообменных и парогенерирующих элементах КГС
3. Динамические характеристики нижней ступени охлаждения КГУ
Литература
1. Основные уравнения динамики элементов криогенной системы
Список литературы
1. Теплотехника / под ред. В.И. Крутова. - М. : Машиностроение, 2006. - 427 с.
2. Ляшков, В.И. Теоретические основы теплотехники / В.И. Ляшков. - М. : Машиностроение-1, 2005. - 260 с.
3. Рабинович, О.М. Сборник задач по технической термодинамике / О.М. Рабинович. - М. : Машиностроение, 1973. - 344 с.
4. Краснощеков, Е.А Задачник по теплопередаче / Е.А. Краснощеков, А.С. Сукомел. - М. : Энергия, 2010. - 287 с.
5. Ляшков, В.И. Компьютерные расчеты в термодинамике / В.И. Ляшков. - Тамбов, 2007. - 134 с.
