CC BY
16УДК 624.139; 629.15; 624.953
В. В. Ананьев
ООО «Научно-производственное предприятие «Медгаз», Россия, Москва
РАСПОЛАГАЕМАЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ СЕЗОННЫХ ОХЛАЖДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ. КОНДЕНСАТОР
Построена математическая модель конденсатора парожидкостного вертикального сезонного охлаждающего устройства и получены аналитические зависимости, позволяющие повысить точность и надежность результатов расчета.
Парожидкостные сезонные охлаждающие устройства (СОУ) нашли широкое применение для термостабилизации грунтов [1]. В данной работе рассматриваются процессы, происходящие в конденсаторе СОУ парожидкостного типа. Надземная часть устройства состоит из двух участков: конденсатора в виде оребренной трубы; транспортной трубы без ребер, расположенной над грунтом. На дне СОУ имеется резервный объем жидкости [2]. Процесс образования и течения пленки на участке конденсации изучен [3; 4]. При ламинарном течении пленки на расстоянии г от верхнего конца трубы толщина пленки определяется по выражению:
Им = ( 4 ц XА/ г / g р (р - р,) ю,),% (1)
где ц - коэффициент динамической вязкости; X - коэффициент теплопроводности; Д/ - перепад температуры на толщине пленки; р - плотность пленки; р, -плотность газа; ю, - скрытая теплота парообразования; г - координата; температурный напор на толщи-
не пленки At = t, - 4
полный перепад температу-
ры от наружного воздуха к внутренней поверхности пленки Д4 = 4 - 4 (см. рисунок).
Перепад температуры на пленке Д/ зависит от отношения термосопротивлений пленки Яу и внешнего термосопротивления теплопередаче Яа, т. е. Д/ = Д4 (Яу/Яу + Яа). Можно получить:
И4+ X Яа И - ¥ г = 0,
где
¥ = (4 ц X Ata /g Р (Р - р,) т.). (2)
Объемный расход пленки при средней скорости w в сечении с координатой z:
Gz = п dh w. (3)
Условие согласования теплообмена на границе между первым и вторым участками согласно формулам (1) и (2):
h4 = R z; R = (4 ц X At/g2 р (р - р,) т,). (4)
Тогда на последующем участке толщина пленки будет непрерывно зависеть от толщины пленки на предыдущем участке:
h24 = hi4+R2 (z - Zi). (5)
Практическим результатом являются выражения, указанные в (3; 4; 5), которые необходимы для расчета нижних участков атмосферной части СОУ. Результаты численного расчета с шагом по координате Az = 0,1 м конденсатора с надземной частью стандартного СОУ с фреоном R-22 даны в таблице. Характеристика конденсатора: d^ - 0,05 м; 5СТ - 0,035 м; l1 - 1,1м; l2 - 1,5 м; hp - 0,03 м; Np - 90; вр - 0,75; материал - сталь 20. Характеристика пленки: X - 0,1 Вт/(м К); с - 1,15 кДж/(кг К); р - 1 315,0 кг/м3; ц - 2,83 10 4Па с; т, - 212,2 кДж/кг; t, - минус 5,0 С. Внешние условия: температура воздуха 4 - минус 20,0 С; скорость ветра wa- 5 м/с.
Температура стенки в зависимости от z
Решетневскце чтения
Таблица
Z, м h, мм dtf, "C tf,°C vf, м/с Gf106, м3/с Qz, ватт
0,00000 0,00000 0,00000 -5,00000 0,00000 0,00000 0,00
0,10000 0,04209 1,07930 -5,53965 0,02815 0,18612 40,35
0,50000 0,7064 1,72706 -5,86353 0,07928 0,87976 38,38
1,10000 0,09096 2,15245 -6,07622 0,13144 1,87792 37,11
1,20000 0,09114 0,33349 -5,16675 0,13197 1,88928 5,74
2,00000 0,09260 0,33873 -5,16936 0,13624 1,98180 5,74
2,50000 0,09352 0,34200 -5,17100 0,13895 2,04113 5,74
В целом результаты согласуются с известными экспериментальными данными и оценками по приближенным методикам. На границе между первым и вторым участком происходит скачок значений величин и tf. Последняя колонка в таблице показывает величины теплового потока на участках длиной 0,1 м с координатой г и позволяет определить длину конденсатора для получения требуемой выходной мощности.
Результаты, полученные в данной работе, следующие:
1. Построена математическая модель конденсатора парожидкостного вертикального СОУ.
2. Разработана методика расчета конденсатора парожидкостного вертикального СОУ, в которой входными параметрами процесса являются температура конденсации пара и температура наружного воздуха.
3. На примере СОУ с хладагентом Я-22 показано, что величина располагаемой мощности конденсатора
существенно зависит от температуры конденсации пара.
Библиографические ссылки
1. Ананьев В. В., Улитин В. В. Моделирование термостабилизации грунтов с помощью сезонных замораживающих устройств // Актуальные проблемы механики, прочности и теплопроводности при низких температурах. Теория и методы замораживания грунтов: материалы Х1-й конф. СПбГУНиПТ, 2008. С. 48-53.
2. Бучко Н. А., Оносовский В. В., Соколов В. С. Охлаждение и замораживание грунтов с помощью сезоннодействующих теплопередающих устройств типа термосвай // Проблемы горной теплофизики : сб. тр. / Ленингр. гор. ин-т. Л, 1974. С. 118-122.
3. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. Новосибирск : Наука (Сиб. отд-е). 1970.
4. Теоретические основы хладотехники. Ч. II. Тепломассообмен / С. Н. Богданов, Н. А. Бучко, Э. И. Гуйго и др. ; под ред. Э. И. Гуйго. М. : Колос, 1994.
V. V. Ananiev
Scientifically industrial enterprise «Medgas» Ltd, Russia, Moscow
THE HEAT POWER OF THE PIPES OF VAPOUR-LIQUID GROUND FREEZERS. CONDENSER
A mathematical model of the vapour-liquid condenser of a vertical ground freezer is built, including formulas that allow calculating the parameters of the system without relying on various assumptions, which increases accuracy and reliability of the calculations.
© Ананьев В. В., 2012
УДК 624.139; 629.15; 624.953
В. Ф. Аристов, Д. А. Гуров
Научно-исследовательский институт космических и авиационных материалов, Россия, Переславль-Залесский
ЦИАНАТ-ЭФИРНЫЕ СВЯЗУЮЩИЕ, ПРЕПРЕГИ И УГЛЕПЛАСТИКИ
НА ИХ ОСНОВЕ
Рассмотрено использование цианат-эфирного углепластика.
В США, Франции, Японии для антенн космических аппаратов в настоящее время широко используются цианат-эфирные углепластики (ЦЭУП). В России из-за отсутствия производства ЦЭУП применяются устаревшие материалы - эпоксидные углепластики
(ЭУП) [1]. По прочности и жесткости ЦЭУП и ЭУП близки (табл. 1).
Высокая термостойкость ЦЭУП позволяет снизить вес антенн, убрав защитные экраны, необходимые для антенн, изготовленных из ЭУП. Низкое влагопогло-
