Число блоков льда, которые должны быть загружены

в сугсек генератора холода,

312 о - , г п = - = ~8 блоков.

Их объем

V = п.У = 8-0,029 = 0,232

Выбранный конструктивно объем генератора холода (рис. 35) несколько больше и составляет 1,1-0,6-0,5 = = 0,33 м. Так как блоки льда не следует укладывать плотно друг к другу и к стенкам, то такой объем отсека генератора холода можно оставить без изменений и перерас-чет не производить.

26. Рассчитать охлаждающие приборы и подобрать холодильную машину для термобарокамеры, обеспечивающие достижение в объеме камеры условий, имитирующих высоту 25 км (температура 4 = -70° С и остаточное давление Рк = 18,6 мм рт. ст. = 24,8 мбар), в течение 2,5 ч. Полезный объем камеры 1,5 м. Точность получения конечной температуры воздуха в камере ±0,1° С. Камера изолирована слоем пенополиуретана толщиной 200 мм [коэффициент теплопроводности = 0,035 ккал/{м-ч-град) = г 0,0407 вт/[м град); объемная масса Уоб = 50 кг/м; теплоемкость с з = 0,32 ккал/{кг-град) = 1,34 кдж/{кг-град)]. Температура воздуха в помещении, где стоит камера, 4 = = 30° С; эту же температуру имеет воздух в термобарокамере и вся ее конструкция до охлаждения. Элементы внутренней конструкции камеры выполнены из стали [масса Gi = 350 кг, теплоемкость = 0,11 ккал/{кг град) = = 0,46 кдж/{кг-град)] и меди [масса = 120 кг, теплоемкость Сг = 0,09 ккал/{кг-град) = 0,377 кдж/{кг-град)]. Испытываемые изделия состоят из стальных пластин (масса Gg = = 25 кг) и электроизоляционных плит [масса G4 = 6 кг, теплоемкость с = 0,4 ккал/{кг град) = 1,68 кдж/{кг-град)]. Изделия в процессе испытания тепло не выделяют. Тепловыделение при работе вентилятора в наземных условиях

= 150 ккал/ч = 175 вт, а в высотных условиях Q = = 31 ккал/ч = 36 вт.

Решение*. 1. Изменение температуры воздуха в объеме камеры при его охлаждении в нестационарном режиме

* При решении задачи использовалась методика, разработанная инж. Э. П. Шмидтом на кафедре теоретические основ теплотехники и хладотехники ЛТИХП.

можно считать протекающим по экспоненциальному закону:

tn - к

Здесь tx - изменяющаяся во времени температура воздуха внутри камеры; т - время;

т - темп охлаждения. Физический смысл темпа охлаждения раскрывает выражение для его определения

где а - коэффициент теплоотдачи в ккал/(м-ч-град) или вт/{м - град); F - поверхность теплоотдачи в м; С - теплоемкость системы в ккал/град или кдж/град. Таким образом, величина т имеет размерность \/ч или Мсек.

Поскольку в задаче задано определенное время охлаждения, то необходимо определить требуемый темп охлаждения. Он может быть найден с учетом условий задания:

при т = О e-f-t =1 и tx =t = 30° С;

при t = 2,5 ч tx = t = -70° С, а e-.S = 0.

Последнее равенство может быть точно выполнено только при тх = оо. Поэтому при конечных значениях тт оно соблюдается лишь приблизительно с погрешностью, определяемой точностью достижения заданной температуры. По примененному методу величина т находится последовательным приближением при помощи таблиц значений е~. Если по таблице взять е- = 0,00193, то такому значению функции

6 25

отвечает величина аргумента тт = 6,25. Тогда т = -g-g- = = 2,5 1/ч.

Для проверки следует подставить найденное значение темпа охлаждения в формулу закона охлаждения, откуда будет получена величина конечной температуры 4 = после 2,5 ч охлаждения:

tx = K- (< - t,) (1 - е--) = = 30 - (30 + 70) (1 - 0,00193) = = 30 - 100-0,99807 == 30-99,807 = -69,807° С.

Таблица 19

Охлаждение термобарокамеры