дл.д = -

58 185-14

6000

136 ккал/кг = 570 кдж/кг.

§ 10. РАСЧЕТ ХОЛОДИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ МАЛЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

25. Определить необходимое количество сухого льда для охлаждения низкотемпературной камеры, в кот9рой испыты-вается электронная аппаратура при = -50° С. Габаритные размеры охлаждаемого объекта 0,85 x 0,35 x 0,30 м; его масса Gq = 12 кг (условно отнесенная к стали). Мощ-

Рис. 35. Низкотемпературная камера, охлаждаемая сухим льдом

ность, подводимая к аппаратуре во время испытания, Nn = = 500 ет. Продолжительность испытания 48 ч. Температура воздуха в помещении, где установлена камера 4 = = 20° С.

Решение. 1. Принимаем, что испытательная камера состоит из двух отсеков - верхнего и нижнего (рис. 35), отделенных друг от друга изолированной горизонтальной перегородкой с окнами, перекрываемыми шиберами. Нижний (рабочий) отсек предназначен для размещения испытуемых изделий, верхний - является генератором холода. Он будет загружаться блоками сухого льда. Для усиления циркуляции газовой среды в камере предусмотрен осевой вентилятор с электродвигателем мощностью Ngg = 0,25 кет. Регулирование температуры в объеме нижнего отсека достигается изменением открытия шиберов или же включением и выключением вентилятора.

Внутренние размеры рабочего отсека можно принять приблизительно в 1,5 раза больше, чем линейные размеры испытываемого аппарата, чтобы обеспечить необходимые отступы от ограждений и удобную работу с аппаратурой. Таким образом, внутренние размеры рабочего отсека считаем 1,3 X 0,6 X 0,5 м.

Объем верхнего отсека, куда закладывается сухой лед, зависит от того, как часто предполагается загружать (пополнять) отсек сухим льдом. Примем одну загрузку льда за весь цикл испытания. Предварительно считаем объем генератора холода равным объему рабочего отсека; в ходе расчета величина этого объема может быть уточнена. Изоляция камеры выполнена из пенополистиролэ ПС-ВС [коэффициент теплопроводности Х з=0,035 ккал1(м ч град) = 0,0407 вт1{м х хград); объемная масса у в = 35 кг1м; теплоемкость cg - = 0,32 ккал!{кг-град) = 1,34 кдж/{кг-град)]. Снаружи и изнутри холодильная камера обшита оцинкованной сталью толщиной 0,5 мм.

2. Коэффициент теплопередачи стенок камеры может быть найден по величине экономически оптимального теплового потока q = 15 ккал1{м-ч) = 17,45 вт/м. При разности температур по сторонам ограждений - = 20 + -Ь 50 = 70 град, коэффициент теплопередачи будет

tu-tK

= -j =0,2 ккал/{м ч град).

Этой величине коэффициента теплопередачи соответствует толщина изоляционного слоя

где а - коэффициент теплоотдачи к наружной поверхности стенок; при естественном движении воздуха в помещении он может быть выбран а = = 8 ккал!{м-ч-град) = 9,32 вт!{м град); а - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности стенок; при вынужденном движении газовой среды в камере а = 20 ккал! {м-ч-град) = = 23,26 вт!{м-град).

б з = 0.035 (-L + )] =0,035.4.825 = 0,170 м.

Поскольку плиты материала ПС-БС имеют толщину, кратную 50 мм, то следует остановиться на величине тол-

щины СЛОЯ б з = 200 мм = 0,2 м. В этом случае коэффициент теплопередачи будет

1 , о!2 I 1 = 5Ж = 0,17 ккаА/{м. ч. град) = 8 0,035 20

.= 0,198 вт/{м-град).

Толщину изоляции внутренней перегородки можно взять 100 мм.

3. При определении теплопритоков, возникающих во время охлаждения камеры, считаем, что первоначально должна быть охлаждена вся конструкция камеры и испытываемая аппаратура, загруженная в камеру. .

.При охлаждении аппаратуры нужно отвести следующее количество тепла:

где Ccj. - теплоемкость стали; с<; = 0,11 ккал!{кг-град) = = 0,46 кдж!{кг-град).

Q = 12- 0,11 (20 + 50) = 92,5 ккал = 388 кдж.

Предполагаем, что внутренняя обшивка оцинкованной сталью охладится в рабочем отсеке до температуры = = -50° С, й в объеме генератора холода - до температуры сублимации сухого льда, т. е. до = -78,5° С. Если масса обшивки рабочего отсека 15 кг, а отсека генератора холода 13,5 кг, то тепло, отводимое от обшивки рабочего отсека,

= 15-0,11 (20 + 50) = 115,5 ккал = 485 кдж;

отсека генератора холода

(?;= 13,5-0,11 (20 + 78,5)= 146 ккал = 6\3 кдж.

. Считаем, что при охлаждении изоляции теплоизоляционный материал примет среднюю температуру между температурой воздуха 4 н помещении и температурой в отсеке соответственно 1к или 4- Тогда количество тепла, которое нужно отвести от теплоизоляционного материала, будет: для рабочего отсека

= 0,891-35-0,32(20 -?5=) = 10(20+15) = = 350 ккал = 1470 кдж;