Расчет вихревого холодильно-нагревательного аппарата (стр. 3 из 7)

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.