Главная страница
Навигация по странице:

  • 2.2 Противоточная вихревая труба 3

  • вихревая труба. Расчет и оптимизация параметров вихревой трубы


    Скачать 1.44 Mb.
    НазваниеРасчет и оптимизация параметров вихревой трубы
    Дата14.10.2019
    Размер1.44 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлавихревая труба.docx
    ТипДокументы
    #89987
    страница2 из 9
    1   2   3   4   5   6   7   8   9

    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:


















    0,0044

    0,0044

    0,0027

    0,0248


    Результаты расчетов сведены в таблицы 2.3, 2.4, 2.5 и представлены на рисунках 2.1, 2.2, 2.3.
    Таблица 2.1







    -

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,86

    0,88

    0,9



    -

    0,852

    0,86

    0,87

    0,882

    0,896

    0,912

    0,937

    0,934

    0,942



    -

    0,263

    0,357

    0,455

    0,556

    0,66

    0,769

    0,837

    0,871

    0,882



    К

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293



    К

    248

    248

    248

    248

    248

    248

    248

    248

    248



    К

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298



    К

    243

    243

    243

    243

    243

    243

    243

    243

    243



    К

    279,3

    276,7

    273,6

    269,8

    265,6

    260,9

    254

    254,8

    252,7



    К

    238

    238

    238

    238

    238

    238

    238

    238

    238



    К

    297,1

    302,6

    309,1

    317,6

    330,1

    352,8

    352,3

    390,9

    384,5



    К

    252,5

    257,1

    262,8

    269,9

    280,6

    299,9

    299,5

    332,3

    326,9



    К

    298,4

    297,6

    296,5

    295,2

    293,3

    289,8

    289,9

    283,9

    284,9



    К

    315,9

    320,2

    325,3

    331,9

    341,5

    359,1

    358,7

    388,6

    383,7



    К

    293,4

    292,6

    291,5

    290,2

    288,3

    284,8

    284,9

    278,9

    279,9



    К

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298



    К

    315,9

    320,2

    325,3

    331,9

    341,5

    359,1

    358,7

    388,6

    383,7



    К

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293



    К

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298



    К

    290,4

    291,2

    292,1

    293,3

    295,1

    298,3

    298,2

    303,7

    302,8



    %

    13,8

    16,5

    19

    21

    21,1

    19,5

    16,7

    15

    14



    %

    5,6

    6,5

    7,4

    8

    8,16

    7,80

    6,80

    6,1

    5,1



    %

    29,5

    36,1

    41,4

    45,8

    49

    46,8

    41

    36,1

    31,5


    Таблица 2.2






    -

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,86

    0,88

    0,9



    -

    0,828

    0,841

    0,855

    0,871

    0,889

    0,91

    0,925

    0,932

    0,94



    -

    0,263

    0,357

    0,455

    0,556

    0,66

    0,769

    0,837

    0,871

    0,882



    К

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293



    К

    248

    248

    248

    248

    248

    248

    248

    248

    248



    К

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298



    К

    243

    243

    243

    243

    243

    243

    243

    243

    243



    К

    287,4

    282,9

    278,4

    273,2

    267,7

    261,5

    257,3

    255,4

    253,2



    К

    238

    238

    238

    238

    238

    238

    238

    238

    238



    К

    308,6

    312,9

    318,7

    326,1

    337,1

    355,7

    375,8

    395,9

    389,9



    К

    268,5

    272,3

    277,3

    283,7

    293,2

    309,5

    326,9

    344,4

    339,2



    К

    295,1

    294,5

    293,5

    292,4

    290,6

    287,6

    284,4

    281,2

    282,2



    К

    332,3

    335,7

    340,3

    346,2

    354,9

    369,8

    385,9

    401,8

    397,1



    К

    290,1

    289,5

    288,5

    287,4

    285,6

    282,6

    279,4

    276,2

    277,2



    К

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298



    К

    332,3

    335,7

    340,3

    346,2

    354,9

    369,8

    385,9

    401,8

    397,1



    К

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293



    К

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298



    К

    293,1

    293,7

    294,5

    295,6

    297,2

    299,9

    302,8

    305,7

    304,9



    %

    12,8

    15,9

    18

    19,3

    19,6

    18,3

    15

    13

    12,3



    %

    4,6

    5,678

    6,8

    7,478

    7,68

    7,32

    6,3

    5,378

    4,341



    %

    26

    33,5

    39,6

    44

    47

    45

    39,6

    34,7

    29,7


    Таблица 2.3







    -

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,86

    0,88

    0,9



    -

    0,8

    0,824

    0,843

    0,862

    0,883

    0,906

    0,922

    0,928

    0,937



    -

    0,263

    0,357

    0,455

    0,556

    0,66

    0,769

    0,837

    0,871

    0,882



    К

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293



    К

    248

    248

    248

    248

    248

    248

    248

    248

    248



    К

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298



    К

    243

    243

    243

    243

    243

    243

    243

    243

    243



    К

    287,4

    282,9

    278,4

    273,2

    267,7

    261,5

    257,3

    255,4

    253,2



    К

    238

    238

    238

    238

    238

    238

    238

    238

    238



    К

    308,6

    312,9

    318,7

    326,1

    337,1

    355,7

    375,8

    395,9

    389,9



    К

    290,1

    294,2

    299,6

    306,6

    316,8

    334,4

    353,3

    372,1

    366,5



    К

    290

    289,2

    288,2

    286,9

    284,9

    281,7

    278,2

    274,6

    275,7



    К

    357,9

    361,8

    366,9

    373,4

    383

    399,4

    417,2

    434,8

    429,6



    К

    285

    284,2

    283,2

    281,9

    279,9

    276,7

    273,2

    269,6

    270,7



    К

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298



    К

    357,9

    361,8

    366,9

    373,4

    383

    399,4

    417,2

    434,8

    429,6



    К

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293

    293



    К

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298

    298



    К

    296,7

    297,4

    298,3

    299,4

    301,1

    304,1

    307,2

    310,4

    309,4



    %

    8,39

    10,9

    14,1

    15,5

    15,7

    15,1

    13,4

    12

    11,4



    %

    3,7

    5

    6,3

    7

    7,3

    7

    6

    4,9

    4



    %

    23,6

    30,8

    36,7

    42,3

    45,1

    43,3

    36,7

    32,1

    27,5




    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

    1   2   3   4   5   6   7   8   9


    написать администратору сайта