растание весьма неравномерно. Из рис. 14, рассчитанного для а ==0,58 (Ж = 1,257), видно, что в пределах экономически приемлемых значений холодильного коэффициента значительного повышения его величины следует ожидать при переходе от однокаскадной схемы к двухкаскадной. Применение трех каскадов дает уже гораздо меньший эффект и практически исчерпывает возможности дальнейшего повышения холодильного коэффициента. Этот вывод сохраняет силу

и при ббльших значениях М. Более того, эффективность применения каскадных схем охлаждения уменьшается с увеличением М, о чем наглядно свидетельствуют цифры, помещенные в табл. I.

Вопрос о выборе числа каскадов имеет еще и дру-

10757.Ш U25 1175

Рис. 14.

гую сторону: величина холодопроизводительности, развиваемая батареей, резко зависит от числа каскадов, причем, как видно из рис. 15, на котором показана зависимость от t для разных /г, в области экономически важных температурных интервалов (30-60°, или =1,1-1,2) холодопроизводительность падает с увеличением п. Поэтому, применяя большее число каскадов, мы при прочих равных условиях (те же Qq, Г, Г,) должны израсходовать при конструировании батареи большее количество материала, что увеличивает ее стоимость и еер.

*) Эта схема охлаждения была предложена А. Г. Щербиной [34] и теоретически рассчитана автором [35].

Из сказанного ясно, что при выборе числа каскадов необходимо учитывать его влияние как на экономичность процесса, так и на его холодопроизводительность. При этом, если рассчитываемая установка должна иметь экономически приемлемые значения холодильного коэффициента, то следует использовать во всяком случае не более трех каскадов. Точное же их число должно устанавливаться в результате анализа специфических особенностей конкретной задачи.

§ 7. Регенеративная схема охлаждения

Общая характеристика схемы и режим работы отдельных элементов. Рассмотрим термобатарею охлаждения *), состоящую из термопар, спаи которых находятся в тепловом контакте с жидкостью (рис. 16). Эта жидкость циркулирует с постоянной скоростью, обмениваясь теплом со спаями, а также теплоотводящими устройствами, расположенными снаружи. Предполагается, что температура жидкости совпадает с температурой поверхности спаев, мимо которых она протекает. Однако это допущение для большей части решаемых ниже вопросов не является необходимым и может быть заменено менее жестким условием, согласно которому разность температур двух точек поверхности спаев должна равняться разности температур близлежащих точек в потоке жидкости. Такого рода условие, не внося изменений в физическую часть расчета, позволяет вместе с тем учесть запаздывание температуры жидкости при наличии паразитного перепада температур на тепловом контакте спай-жидкость.

Протекая по холодным спаям батареи, жидкость охлаждается до самой низкой температуры 7 (рис. 16, 17). После этого, вступив в теплообмен с внутренней полостью шкафа, она отнимает у него некоторое количество тепла Qq и нагревается до температуры 7q. В дальнейшем она продолжает нагреваться, снимая тепло с горячих спаев батареи, а температура ее постепенно повышается вплоть до самого высокого значения 7. Аккумулированное таким образом тепло отнимается у жидкости вне шкафа с помощью теплоотводящих

устройств до тех пор, пока она не остынет до температуры После этого жидкость вновь поступает на холодные спаи батареи, и цикл повторяется сначала. В стационарном режиме во всех точках канала, по которому течет жидкость, температуры сохраняются постоянными. При достаточно большом числе термоэлементов можно также считать, что изменение температуры от точки к точке происходит плавно, без заметных изломов на границе между соседними спаями. Температуры 7j и 7q, практически совпадающие с температурами наружной и внутренней среды, следует считать заданными.

ттшт

Рис. 16.

Рис. 17.

тогда как другие параметры батареи должны быть выбраны наилучшим образом, обеспечиваюш,им максимальную экономичность термоэлектрического процесса. Этой цели, как и раньше, должен быть подчинен выбор конструкции и режима работы термоэлементов. Что же касается скорости протекания жидкости, то она должна быть определена таким образом, чтобы гарантировать реализацию и стационарность избранного режима работы.