Многоуровневая система моделирования нестационарных и меняющихся режимов работы низкотемпературных установок, страница 35

составляет 10-7 – 10-5 с, чтона несколько порядков меньше характерного времени полной диффузии ,имеющего значения 0,01 – 100с и так же меньше характерного временивсплытия пузыря в, значения которого лежат в интервале 0,01 – 10с.Поэтому сопряженную задачу тепломассообмена при всплытии пузырейможнорешатьвследующейпоследовательности.Первоначальнорассчитывается процесс охлаждения пузыря независимо от диффузии, а затем –сам процесс диффузии, в котором за начальный радиус принимается радиуспузыря, охлаждённого до температуры жидкости с учётом испарения жидкостив пузырь. При этом объём испарившейся жидкости за время τ при барботажеможно определить по формуле:Vг  п0 (hп0  hпп )Vи .qисп  ж(5.66)По данной методике был проведен расчет очистки жидкого неона отрастворенного в нем гелия для разных значений начального радиуса пузыря ro,высотстолбажидкостиL,относительногоколичестваподаваемогогазообразного неона Vг .

Принимались следующие значения начальной иконечной нормальной объёмной концентрации гелия в жидком неоне yжо=150ppm и y жк =10ppm.Проведенные расчеты показали, что общее количество подаваемогогазообразного неона V практически не зависит от относительного количестваподаваемого газообразного неона Vг, а определяется только начальнымрадиусом пузыря ro и высотой столба жидкости L (рис. 5.18).2641 - L = 1м, 2 - L = 2мРис.

5.18. Зависимость общего количества подаваемого газообразногонеона V , от радиуса пузыря r при относительном количестве подаваемогогазообразного неона V=0,001 1/с и для высоты столба L жидкостиПри радиусах пузыря до 6мм зависимость от высоты столба жидкостипрактически отсутствует, это связано с тем, что время полной диффузии гелияиз жидкости в пузырь до предельного значения (~ 0,5 с) меньше временивсплытия пузыря (~ 10 с). Для радиусов пузыря более 6мм время диффузиипревышает время всплытия, и пузыри покидают жидкость не полностьюнасыщенные гелием. При этом большей высоте столба жидкости соответствуетменьшее количество подаваемого газообразного неона, вследствие увеличения265времени всплытия и более продолжительному процессу диффузии.Результаты этих расчётов были использованы при создании барботажныхустройств для очистки жидкого неона от растворённого в нём гелия наМосковском газовом заводе, чтобы добиться наименьшего количестваподаваемогогазообразного неона и, соответственно, сократить потерииспаряющегося при этом жидкого неона.Выводы по пятой главе1.

Рассмотрены и анализированы основные модели тепло- и массообменапри движении газовых пузырей в жидкости.2. Созданы модели различного уровня сложности для расчёта процессовтепло- и массообмена при барботаже, начиная с изотермического процесса привсплытия единичного газового пузыря в чистой жидкости изаканчиваямоделированием работы барботажных устройств.3. Впервые детально рассмотрены механизмы передачи массы и теплотыпри неизотермическом барботажном процессе.4. Результаты расчётного моделирования тепло- и массобменныхпроцессов были использованы при проектировании и для рациональноговедения рабочих процессов в барботажных устройствах, используемых дляполучения парогазовой смеси требуемого состава, растворения газов вжидкости и для очистки жидкости от растворённых в ней газов.266ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ1. Проанализированы известные и созданы новые методы расчета работытеплообменных аппаратов и установок техники низких температур вменяющихся и нестационарных режимах.2.

Предложена и реализована многоуровневая расчетная система дляопределениярациональныхпараметровменяющихсярежимовработынизкотемпературных установок.3. Впервые получена интегральная оценка времени охлаждения объектовдля различных условий охлаждения и сделан анализ механизмов переносатеплоты для этих случаев, позволяющая определить роль основных механизмовпередачи теплоты для разных условий охлаждения4. Впервые разработана модель процесса охлаждения объектов с осевымиканалами для течения хладоносителя, позволяющая определить рациональнуюорганизацию этого процесса применительно к установке утилизации резины изизношенных автопокрышек по криовзрывной технологии.5. Впервые проведён анализ влияния испарения влаги на процессохлаждения изамораживания тел. Создана модель процесса сопряженноготепломассообменапризамораживаниипищевыхпродуктоввскороморозильных аппаратах.5.

Впервые детально рассмотрены механизмы передачи массы и теплотыпри неизотермическом барботажном процессе. Выполнено моделированиеработы установок для получения газопаровых смесей заданного состава,очистки жидкости от растворённого в ней газа или насыщения жидкостирастворёнными газами.267СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫКозлов В.Н., Лавров Н.А. Моделирование динамического режима1.работы теплообменного аппарата // Известия ВУЗ. Машиностроение.- 1988.-№8.- С.56-60.Теоретическое2.криогенногоожижителяи/экспериментальноеВ.Н.Козлов[иисследованиедр.]//ИзвестияработыВУЗ.Машиностроение.- 1989.-№ 4.- С.50-54.Козлов3.В.Н.,ЛавровН.А.Методырасчетадинамическиххарактеристик криогенных систем // Труды МВТУ.

- 1989.- № 533.- С.4-24.Козлов В.Н., Лавров Н.А., Дитятев В.H. Теоретическое и4.экспериментальное исследование пускового периода криогенного ожижителя// Известия ВУЗ. Машиностроение.- 1990.-№ 4.- С.49-51.Лавров Н.А. Создание методики расчета динамических режимов5.работы установки обратной конденсации. Дис... канд.

техн. наук. - Москва,1990. – 168с.Козлов6.В.Н.,экспериментальныхЛавровданныхН.А.дляИспользованиерасчетаограниченныхтеплообменников// Известия ВУЗ. Машиностроение.- 1990.-№ 9.- С.48-50.Козлов В.Н., Лавров Н.А., Дитятев В.H. Математическая модель7.управления криогенными установками // Труды МВТУ.

- 1991.- № 534.- С.177194.Козлов В.Н., Лавров Н.А. Моделирование динамического режима8.работы теплообменного аппарата // Криогенная техника - науке и производству:Тезисы Международной научно- практической конференции. - Москва, 1991. –С.139.Козлов В.Н., Лавров Н.А. Многоуровневая расчетная система9.оптимизации режимов работы криогенных установок // Криогенная техника наукеипроизводству:Тезисы Международной научно-конференции. - Москва, 1991. – С.143.практической10.Козлов268В.Н., ЛавровН.А.Расчетнаясистемауправлениякриогенными установками // Известия ВУЗ.

Машиностроение.- 1991.-№ 4-6.С.70-73.11.КозловВ.Н.,Лавровсосредоточенными параметрамидляН.А.Системаисследованияоптимизацииработыскриогенногоожижителя // Известия ВУЗ. Машиностроение.- 1992.-№ 10-12.- С.71-75.12.Шишов В.В., Лавров Н.А.Математическая модель процессазамораживания пищевых продуктов // Вестник МГТУ. Машиностроение.- 1993.- №3. - С.124-130.13.Lavrov N.A., Shishov V.V.

Freezing processes with phase transitionmodelling // International symposium heat transfer enhancement in power machinery(HTEPM'95): Abstract of papers.– Moscow, 1995. - Part II. - P.202-204.14.Lavrov N.A., Shishov V.V. Heat and mass exchange during foodfreezing // 19th International congress of refrigeration: Book of abstracts. – Hauge(Netherlands), 1995. – P.210.15.Лавров Н.А.

Метод численного решения систем уравнений,описывающих стационарные режимы работы двухпоточного теплообменника// Вестник МГТУ. Машиностроение. - 1996. - Спец. выпуск Криогенная ихолодильная техника. Криомедицина. – С.13-18.16.Лавров Н.А., Карпов С.А. Аналитическое решения системуравнений, описывающих стационарные режимы работы трехпоточногопротивоточного теплообменника // Вестник МГТУ.

Машиностроение. - 1996. Спец. выпуск Криогенная и холодильная техника. Криомедицина. – С.18-22.17.Моделирование процессов массообмена при движении газовыхпузырей через слой жидкости / А.М.Архаров [и др.] // Вестник МГТУ.Машиностроение. - 1996. - Спец. выпуск Криогенная и холодильная техника.Криомедицина. – С.84-91.18.Лавров Н.А., Хруничева Е.В.

Приближенная оценка временизахолаживания тела // Вестник МГТУ. Машиностроение. - 1998. - Спец. выпускКриогенная и холодильная техника. – С.70-81.19.Лавров269Н.А. Моделированиепроцессовзамораживанияссопряженным тепло- и массообменом // Вестник международной академиихолода. - 2000. - №4. – С.10-12.20.ЛавровН.А.,холодопроизводительностипотокомприКучерМ.А.в рефрижераторахуменьшениипотерьОценкаувеличенияс избыточным обратнымсмешения//ВестникМГТУ.Машиностроение. - 2000. - Спец. выпуск Криогенная и холодильная техника. –С.77-86.21.Лавров Н.А., Маринин Ю.В. Поверочный расчет холодильноймашины // Вестник МГТУ.

Машиностроение. - 2002.- Спец. выпускКриогенная и холодильная техника. – С.135-143.22.Лавров Н.А., Шадрина В.Ю., Набок А.А. Процессы охлажденияизношенныхавтопокрышекдлякриовзрывнойутилизации// Образование через науку: Тезисы Международного симпозиума. – Москва,2005. – С.484.23.Лавров Н.А., Шадрина В.Ю. Использование реверсированияохлаждающего потока для сокращения времени охлаждения изношенныхавтопокрышек // Вестник МГТУ. Машиностроение. - 2005. - Спец.