Расчет холодильника
Холодильник ГХМ выполняется в виде трубчатого теплообменника. В соответствии с принятой компоновочной схемой ГХМ внутренняя втулка холодильника служит частью цилиндра вытеснителя. Вода омывает трубки, по которым течет гелии. Принимаем трубки Ø 2x4, материал трубок — сталь Х18Н9Т.
Тепловая нагрузка на аппарат
Qхол = Qт + Qад.сж.
Адиабатные потери (дополнительная работа, затраченная на сжатие гелия в компрессоре)
,
где
К
– температура гелия в конце адиабатного
сжатия
При частоте вращения п = 1450 об/мин потери в 1 ч составят
Qхол = 24,421 Вт
Температура
гелия на входе в холодильник
Температура
гелия на теплом конце регенератора
Температура
воды на входе
Температура
воды на выходе
Логарифмическая разность температур
К
Средняя температура воды в холодильнике
Средняя температура гелия в холодильнике
Ниже в таблице даны физические параметры потоков, обменивающихся теплом в холодильнике
|
Потоки |
рср, МПа |
Тср, К |
Ср,
|
|
|
|
|
Гелий |
2,45 |
342,221 |
5,197 |
0,296 |
21,94 |
0,172 |
|
Вода |
0,1 |
297,5 |
4,174 |
0,00106 |
774,765 |
0,6652 |
Таблица I.7 Тепловой и конструктивный расчет холодильника
|
Определяемая или принимаемая величина |
Расчетная формула |
|
Скорость потока w, м/с: гелий охлаждающей воды |
60 1,5 |
|
Критерий Рейнольдса Re: Гелий:
Вода: |
|
|
Критерий Прандтля: Гелий:
Вода:
|
|
|
Критерий Нуссельта: Гелий: Вода:
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи: от гелия к стенке: от стенок трубок к воде:
|
|
|
Коэффициент теплопередачи от гелия к охлаждающей воде (отнесённой к внутренней поверхности трубок): |
|
|
Тепловая нагрузка |
|
|
Среднелогарифмическая разность температур |
|
|
Теплопередающая поверхность холодильника:
|
|
|
Общее количество трубок:
|
|
K
,с
10% запаса
Расчёт регенератора кгм
Конструктивно регенератор представляет собой две концентрические втулки. Пространство между втулками заполняется насадкой. Внутренняя втулка регенератора используется как часть цилиндра вытеснителя. Из предварительной компоновки машины принимаем:
Высота
регенератора: ……...………………………………………………………
Внутренний
диаметр: ……….……………………………………………………
Мёртвый
объём регенератора: ………………………………………………
Насадка: …….……………...…....…………………………………………… бронзовая сетка
0,05
Диаметр
проволоки: …..……………………………………………………….
Диаметр
ячейки: ………………………………………………………………...
Масса
1 м2 сетки: …..……………………………………………………….
Материал:………………….…………………………………………….. фосфористая бронза
с
Шаг
плетения сетки: ……….………………………………………………...