7.3.3.5 Площадь поверхности в теплообменниках

Расчеты необходимой площади поверхности в теплообменниках можно найти в [7.2-10,33,34,37]. Полагая, что сопротивление Капицы RK ~ T –i (раздел 4.3.2), мы имеем следующее выражение для Q между двумя потоками в теплообменнике с площадью контакта А:

 for_01_07_45

Фроссати [7.2,10] нашел следующие значения:

 for_01_07_46

Приведем типичные требуемые значения площади поверхности в последнем теплообменнике для нескольких значений температуры камеры растворения:

 

в предположении i = 2, n3 = 2·10–4 моль/с, Q = 30 нВт [7.10].

Как уже упоминалось, большие площади поверхности, необходимые как для теплообменников, так и для камеры растворения, обеспечиваются спеченными металлическими порошками. В литературе описаны различные рецепты их изготовления (разд. 13.6).

Другой вопрос, требующий рассмотрения, это низкая теплопроводность самих спеченных металлических порошков, которая может на порядки величины быть меньше, чем теплопроводность массивного металла (табл. 13.1). Очевидно, математический анализ рабочих характеристик реальных теплообменников очень сложен. Чтобы рассчитать температурный профиль в теплообменнике, следует решить систему из двух дифференциальных уравнений для концентрированного и разбавленного гелиевых потоков, где учитываются такие свойства, как теплопроводности жидкостей, корпуса теплообменника и синтера, тепловое граничное сопротивление между ними, вязкостный нагрев и осмотическое давление.

Расчётные профили температур жидкости и корпуса внутри ступенчатого теплообменника длиной 1 см и вблизи него при температуре камеры растворения 10 мК

Рис. 7.15 показывает, как влияет, например, конечная теплопроводность жидкостей в теплообменниках на температуру жидкостей внутри теплообменника и на температуру корпуса самого теплообменника. Если при расчете принять во внимание конечную теплопроводность жидкостей, то наибольшие изменения температуры в двух потоках жидкостей имеют место на входных трубках как раз перед теплообменником. Учет только одного этого эффекта приводит к существенным изменениям в температурных распределениях [7.7,8,36,37].

 

View one comment on “7.3.3.5 Площадь поверхности в теплообменниках

Comments are closed.