Некоторые зависимости для вентилятора

Принимая v_рп≈u_а, найдем:

==.

Учитывая, что l_рп=l_вент, получим:

=, (2.4.5)

т.е. коэффициент расхода газа через разрядный промежуток пропорционален отношению межэлектродного зазора к диаметру вентилятора.

По аэродинамической характеристике вентилятора для d=0,08 (м) и=0,195, учтя, чтоz=1 и расписавQиH, выражение (2.4.4) можно переписать в виде:

P_вент=

Подставив численные значения, а также найденные по аэродинамической характеристике коэффициент давления =2,6 и кпд=0,45, и учтя что,v_рп≈u_а, получим:

P_вент==0,2u_a³ (2.4.6)

==4,68(2.4.7)

Рисунок 16. Зависимость окружной (линейной) скорости на наружном диаметре рабочего колеса вентилятораu_а, м/c, напораH, создаваемого вентилятором, Па, мощности электродвигателяP, необходимой для привода вентилятора, Вт, от скорости вентилятора обмин.

Оценка аэродинамического сопротивления теплообменника

Аэродинамическое сопротивление оребрённых труб связано с их геометрическими характеристиками и набегающим потоком рабочей смеси газов следующими соотношениями [30]:

E_и=2,7zc_z(ld_э)^0,3Re^-0,25 (2.4.8)

E_и=P_т_гv_г² (2.4.9)

d_э=(2.4.10)

Где:

E_и-аэродинамическое сопротивление

P_т-перепад давления на длине газового тракта теплообменника.

z-число поперечных рядов труб по направлению движения газа.

c_z -поправочный коэффициент для малорядных пучков труб в теплообменнике.

d_э - эквивалентный диаметр сжатого поперечного сечения

Re– критерий Рейнольдса

_г- кинематическая вязкость газа.

v_г- скорость газового потока в теплообменнике.

l– характерный линейный размер труб.

S₁- поперечный шаг трубы в пучке труб.

-толщина ребер

-высота ребер

-шаг ребер

d_э===16,63 (мм)

Скорость газа в тракте относится к скорости газа в разрядном промежутке как отношение площади сечения газа в разрядном промежутке к площади сечения газа в тракте.

S_рп=d_рпl_рп=0,0240,8=0,0192 (м²)

S_т=d_тl_т=0,070,8=0,056 (м²)

v=12=4,11 (мс).

Линейный размер теплообменника определяется по формуле

l=

где:

F_тор-площадь торцов ребер

F_р-площадь ребер одной трубы без учета торцов ребер

F_р-общая площадь ребер трубы

F_т-площадь поверхности труб, участвующих в конвективном теплообмене

F_п-полная поверхность теплообмена с газовой стороны

n_т-число труб теплообменника

n_р-число ребер одной трубы

D=16+210=36(мм)

F_тор=_рDn_рn_т= 3,141,5361304=88171,2 (мм²)

F_р=(D²-d_н²)= 3,14(36²-16²)=212264 (мм²)

F_р=(F_рn_т+F_тор)=2122644+88171,2=937227,2 (мм²)

F_т=d_н(L-_рn_р)n_т=3,1416(900-1,5130)4=141676,8 (мм²)

F_п=F_р+F_т= 937227,2+141676,8=1078904 (мм²)

Тогда:

l==2,1+24,82=26,92 (мм) = 0,027 (м).

Re==12755

E=2,720,8=0,47

Тогда:

P=E_и_гv_г²=0,473,6(4,11)²=28,6 Па

Аэродинамическое сопротивление газового тракта лазера в основном определяется суммой падений давления на

1)Дрейфовое пространство

2)Окна (2 шт.), для вывода газового потока в разрядный промежуток лазера

3)Разрядный промежуток.

4)Теплообменник.

Падение давления на длине газового тракта теплообменника:

P_т=28,6 Па

Данные по аэродинамическому сопротивлению разрядного промежутка и окон были получены нами экспериментально, т.к. сложная конфигурация разрядной камеры, наличие УФ электродов подсветки, создающих турбулентные потоки газа, а также наличие слоя турбулизованного газа за окнами, позволяет производить достаточно достоверные оценки только на основе экспериментальных данных.

В таблице 1 приведены результаты измерений падений давления на элементах лазерной камеры в воздухе, проведенные на макете камеры и пересчитанные на смесь Ne:Xe:HCl.

Таблица 1

Скорость газа v,мс	P в рп
5	75
6	110
7,7	225
9	262
11,66	475

Сопротивление теплообменника, падение давления на окнах (входном и выходном) и в разрядном промежутке – сопротивление тракта. Напор, создаваемый вентилятором равен сумме аэродинамического сопротивления тракта и собственного аэродинамического сопротивления вентилятора, возникающего в нем из-за вихревых потоков. Это находит выражение в кпд вентилятора, рассчитанном и экспериментально измеренном, и приведенном в аэродинамической характеристике вентилятора при различных коэффициентах расхода , обеспечиваемых вентилятором.

Аэродинамическое сопротивление разрядного промежутка составляет 475 Па n=2730 обмин и диаметре вентилятора 80 мм, обеспечивающих скорость газа в разрядном промежутке около 12 мс.

Суммарное падение давление на элементах внутри разрядной камеры составляет:

P=P_рп+P_{теплооб}=475+28,6 =503,6 Па

Собственное сопротивление вентилятора составляет:

P_вент=H-H_{полезное}= 611,4 -(611,40,45)=336,27 Па

Общее падение давления составляет:

P=503,6+336,27 =839,87 Па