вихревая труба. Расчет и оптимизация параметров вихревой трубы
Скачать 1.44 Mb.
|
Основным критерием для выбора режима работы отдельных агрегатов схамы при их совместном использовании является достижение необходимой температуры воздуха, поступающего в камеру климатических испытаний при максимально возможной энергетической эффективности работы схемы.Опишем работу отдельных узлов аналитическими зависимостями. 2.1 Теплообменные аппараты 5.Рассмотрим теплообменник 5а. Запишем уравнение теплового баланса для теплообменника 5а с учетом уравнения сохранения энергии Так как , а , то уравнение для теплообменника 5а примет вид . ; ; ; . Расходы найдем по формулам: ; . Давление: ; Рассмотрим теплообменник 5б. Запишем уравнение теплового баланса для теплообменника 5б с учетом уравнения сохранения энергии Так как , а , то уравнение для теплообменника 5а примет вид . ; ; ; , тогда составим систему уравнений ; . Примем, что , , ; и зная, что , получим . Из второго выражения системы выразим : . Подставим получившееся выражение для в первое уравнение системы . Отсюда . Расходы определим по формулам: ; . Давление: ; 2.2 Противоточная вихревая труба 3. Запишем уравнение теплового баланса с учетом уравнения сохранения энергии . Примем , а . Тогда уравнение баланса примет вид , где , а . Отсюда . Найдем расходы: ; ; . Давление ; ; 2.3 Охлаждаемый объект 2. Запишем уравнение теплового баланса с учетом уравнения сохранения энергии . Температура на выходе из холодильной камеры . Температура на выходе из сопла противоточной вихревой трубы . Расходы ; . Давление: . 2.4 Подогреваемый объект 1. Запишем уравнение теплового баланса с учетом уравнения сохранения энергии . Относительная доля потока . Температура на входе в подогреваемый объект . Тогда температура на выходе из объекта . Расходы ; . Давление: 2.5 Двухконтурная вихревая труба 4. Эффект охлаждения: , где . определяется из уравнения для противоточной трубы 3. Запишем уравнение теплового баланса с учетом уравнения сохранения энергии . Составим систему уравнений ; . Примем, что , , ; и зная, что , получим . Из второго выражения системы выразим : . Подставим получившееся выражение для в первое уравнение системы . Отсюда . Расходы ; . Давление: ; . 2.6 Эжектор 6. Запишем уравнение теплового баланса для эжектора . Нам известно, что , . Если мы разделим каждое слагаемое уравнения баланса на , то получим . Расходы ; ; . Давление: ; ; . Адиабатный КПД системы, характеризующий внутреннее совершенство процесса энергоразделения в вихревых трубах, рассчитывается по зависимости , где . Термический КПД , где ; – изоэнтропное охлаждение газа в процессе адиабатного истечения от давления дополнительно вводимых масс газа до давления среды, в которую происходит истечение охлажденных масс. Эксергетический КПД будем определять следующим образом , где – полезно используемая эксергия; – полная эксергия привода. , где – эксергия привода для производства кг/с газа, сжатого до давления ; – эксергия привода, необходимая для сжатия кг/с газа до давления . Составим систему уравнений: ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; . Решая данную систему уравнений, мы найдем все неизвестные величины. Приведем пример для наиболее оптимального режима. Выбираем Подставим все в систему: ; ; ; . ; . . Давления и расходы представлены в таблицах 2.1 и 2.2:
Результаты расчетов сведены в таблицы 2.3, 2.4, 2.5 и представлены на рисунках 2.1, 2.2, 2.3. Таблица 2.1
Таблица 2.2
Таблица 2.3
Рис.2.1 – 1 – Зависимость адиабатного КПД схемы от суммарной доли охлажденного потока при 2 – Зависимость адиабатного КПД схемы от суммарной доли охлажденного потока при 3 –Зависимость адиабатного КПД схемы от суммарной доли охлажденного потока при Рис.2.2 – 1 – Зависимость эксергетического КПД от суммарной доли охлажденного потока при 2 – Зависимость эксергетического КПД от суммарной доли охлажденного потока при 3 – Зависимость эксергетического КПД от суммарной доли охлажденного потока при Рис.2.3 – 1 – Зависимость термического КПД от суммарной доли охлажденного потока 2 – Зависимость термического КПД от суммарной доли охлажденного потока при 3 – Зависимость термического КПД от суммарной доли охлажденного потока при |