Июнь 18th, 2013
На схеме рис. 34 изображен противоточный теплообменник, в котором обмениваются теплом два изобарических потока газа. В простейшем случае, когда потоки имеют равные и постоянные теплоемкости, первое начало термодинамики требует, чтобы разность температур между потоками была постоянной по длине теплообменника.Для заданных отношений давлений и температур на детандере нижний температурный предел одноконтурной установки определяется теплообменником. Таким образом, разность температур на детандере прямо пропорциональна температуре входа в детандер Ть. При снижении TL разность температур, необходимая для теплопередачи в теплообменнике, увеличивается вместе с ростом Тн — TL. Нижний предел TL достигается тогда, когда разность температур в теплообменнике сравнивается с перепадом детандера, так что вся холодопроизводительность детандера расходуется на компенсацию потерь от несовершенства теплообмена в секции регенеративного теплообмена. Нижний предел температуры можно понизить за счет использования большого теплообменника и большего перепада давлений. Цикл с однократным расширением в детандере оказался непрактичным для производства холода при 4,2 К.Для очень низких температур простейшую систему следует так видоизменить, чтобы можно было лучше использовать теп-лообменную поверхность в регенеративном теплообменнике. Это осуществляют при помощи охлаждения теплообменника по его длине вспомогательным холодом, что снижает разность температур AT в холодной зоне теплообменника.Общепризнано, что теплообменная поверхность используется наиболее эффективно, если отношение ЛТТ постоянно по длине теплообменника. Для рабочего газа с постоянной теплоемкостью этого можно добиться, разбалансировав потоки в теплообменнике так, чтобы расход холодного газа низкого давления превышал расход газа высокого давления. На рис. 35 показано, как можно использовать серию детандеров для разбалансировки потоков.
