2 / 7
В.Л. Бондаренко, Д.П. Тишко, Ю.М. Симоненко
2
Инженерный журнал: наука и инновации
# 6·2017
Данный параметр является базовым конструктивным фактором газо-
динамических устройств, так как с ним связаны основные размеры
проточной части (рис. 1).
Рис. 1.
Проточная часть вихревой трубы с характеристикой определяющих
размеров:
Т
— температура сжатого газа;
Р
— давление потоков;
G
— массовый расход газа
Большинство безмашинных криогенераторов, используемых в
установках получения редких газов, эксплуатируются при закритиче-
ских режимах истечения. Эти условия продиктованы значительными
располагаемыми перепадами давлений в технологических циклах.
Для процесса истечения идеального газа критическое отношение
давлений
С
ε
определяется показателем адиабаты
k
[3, 4]:
1
1
С
2
1
2
k
k
P k
P
−
+
ε = =
,
(1)
где
1
P
и
2
P
— давление сжатого и холодного потоков соответственно.
Значение величины
k
для инертных газов (He, Ne, Ar, Kr и Xe) со-
ставляет 1,67
±
0,01. В соответствии с формулой (1)
С
ε
= 2,05…2,06.
Отношения значений давления, характерных для технологии получения
редких газов, в несколько раз превышают критический уровень. Для
этого случая при
С
ε > ε
давление холодного потока
2
P
не оказывает
влияния на условия истечения газа и существует вполне определенная
взаимосвязь между сечением сопла
с
F
и массовым расходом
1
G
(кг/с),
1
1
с
2
1
1
,
2 2
1 1
k
G R T
F
k P
k k
∗
−
=
+ +
мм
2
,
(2)
где
1
Т
и
1
Р
— температура, K, и давление, Па, сжатого газа перед
соплом;
*
0
R R
M
=
— газовая постоянная рабочего тела, Дж/(кг
⋅
K);
0
R
= 8314 Дж/(кмоль
⋅
K) — универсальная газовая постоянная;
М
—
молекулярная масса.