Тепловой расчет этих насосов разбивают на следующие два этапа
1) определение тепловых нагрузок на криогенную панель и теплозащитный экран;
2) определение расхода криоагентов.
Определение тепловых нагрузок на криогенную панель и теплозащитный экран
В общем виде тепловой поток (тепловая нагрузка) на криогенную панель Вт складывается из следующих основных составляющих:
,
где – тепловой поток за счет теплового излучения (5.4) или (5.5) с поверхностей, окружающих криогенную панель; – тепловой через тепловые мосты (5.6) (механические опоры и держатели криогенных панелей, подвески заливных бачков, трубки для подачи жидких криоагентов и отвода испаряющихся газов и др.); – тепловой поток за счет непрерывной конденсации откачиваемых газов (5.3); – тепловой поток за счет теплопроводности остаточных газов от стенки насоса криогенной панели (5.1) или (5.2).
При давлениях ниже 10-2 Па основными источниками тепловых нагрузок на криогенную панель являются и .
Таким образом, для высоковакуумных систем достаточно определить
|
|
Определение расхода криоагентов
а) Охлаждение крионасоса от Т1 до Т2 производится только за счет теплоты испарения. При этом расчет количества испаренного хладоагента, кг может быть рассчитано из соотношения
где m – масса крионасоса, кг; r – удельная теплота испарения хладоагента, или скрытая удельная теплота парообразования, Дж/кг; – средняя по температуре удельная теплоемкость материала крионасоса, Дж/(кг·К).
В таблице 6.1 для условий атмосферного давления приведены скрытые удельные теплоты парообразования хладоагентов и количество испаряющегося хладоагента на 1Вт тепловой нагрузки.
Таблица 6.1
Скрытые удельные теплоты парообразования хладоагентов и соответствующее количество хладоагентов на 1Вт тепловой нагрузки.
Параметры | Вид сжиженного газа | |||
N2 | Nе | Н2 | Не | |
Температура кипения, К | 77,3 | 27,2 | 20,4 | 4,2 |
Скрытая теплота парообразования, Дж/кг | 21,6 | |||
Скрытая теплота парообразования, кДж/дм3 | 31,7 | 2,7 | ||
Количество испаряющегося хладоагента на 1Вт тепловой нагрузки, дм3/ч | 0,021 | 0,035 | 0,16 | 1,4 |
б) Охлаждение осуществляется испарением и холодом, содержащихся в парах.
Если при охлаждении насоса используются как теплота испарения, так и холод, содержащийся в парах, то количество криоагента кг определяется по формуле
где Тн – начальная температура, К; Ти – температура испарения, К; Тп - температура панели, К; – средняя удельная при энтальпия охлаждающего газа, Дж/кг.
Массовый расход кг/с испаряемого в крионасосе криоагента во время его работы определяется по формуле:
|
|