Рассмотрим некоторые зависимости для вентилятора.

Принимая v_рп ≈ U_а, найдем :

 ==. (3.5)

Учитывая, что = , получим:

=, (3.6)

т.е. коэффициент расхода газа через разрядный промежуток пропорционален отношению межэлектродного зазора к диаметру вентилятора.

По аэродинамической характеристике вентилятора для d= м и =0,27, учтя, что z=1 и расписав Q и H, выражение (3.4) можно переписать в виде:

(3.7)

Подставив численные значения, а также найденные по аэродинамической характеристике коэффициент давления =2,6 и КПД =0,45, и учтя, что v_рп ≈ U_а, получим:

P_вент= = 0,35U_a³

==4,29

На рисунке 12 представлена зависимость окружной (линейной) скорости на наружном диаметре рабочего колеса вентилятора U_а, м/c, напора H, создаваемого вентилятором, Па, мощности электродвигателя P, необходимой для привода вентилятора, Вт, от скорости вентилятора, обмин.

Рисунок 12 – Зависимость окружной (линейной) скорости на наружном диаметре рабочего колеса вентилятора U_а, м/c, напора H, создаваемого вентилятором, Па, мощности электродвигателя P, необходимой для привода вентилятора, Вт, от скорости вентилятора, обмин.

Оценка аэродинамического сопротивления теплообменника.

Аэродинамическое сопротивление оребрённых труб связано с их геометрическими характеристиками и набегающим потоком рабочей смеси газов следующими соотношениями [39]:

E_и=2,7zc_z(ld_э)^0,3Re^-0,25 (3.7)

E_и=P_тv_г² (3.8)

d_э=(3.9)

где E_и - аэродинамическое сопротивление,

P_т - перепад давления на длине газового тракта теплообменника,

z - число поперечных рядов труб по направлению движения газа,

c_z-поправочный коэффициент для малорядных пучков труб в теплообменнике,

d_э - эквивалентный диаметр сжатого поперечного сечения,

Re - критерий Рейнольдса,

_г- кинематическая вязкость газа,

v_г- скорость газового потока в теплообменнике,

l – характерный линейный размер труб,

S₁- поперечный шаг трубы в пучке труб,

-толщина ребер,

-высота ребер,

-шаг ребер,

d_э===16,6310^-3 м.

Скорость газа в тракте относится к скорости газа в разрядном промежутке как отношение площади сечения газа в разрядном промежутке к площади сечения газа в тракте.

S_рп = d_рпl_рп = 2,810^-2 0,65 = 1,8210^-2 м²,

S_т = d_тl_т = 0,070,65 = 4,5510^-2 м²,

v_г == мс.

Линейный размер теплообменника определяется по формуле:

l=

где F_р-площадь ребер одной трубы без учета торцов ребер,

F_р-общая площадь ребер трубы,

F_т-площадь поверхности труб, участвующих в конвективном теплообмене,

F_п-полная поверхность теплообмена с газовой стороны,

n_т-число труб теплообменника,

n_р-число ребер одной трубы,

F_тор-площадь торцов ребер,

D=1610^-3+21010^-3=3610^-3 м,

F_тор=_рDn_рn_т= 3,141,510^-33610^-31304=8,8210^-2 м²,

F_р=(D²-d_н²)= 3,14(36²10^-6 -16²10^-6)=0,21 м²,

F_р=(F_р n_т+ F_тор)=0,214+8,8210^-2=0,93 м²,

F_т=d_н(L-_рn_р) n_т=3,141610^-3(65010^-3-1,510^-3130)4=910^-2 м²,

F_п= F_р+F_т= 0,93+910^-2=1,02 м²,

Тогда:

l = = = 1,4110^-3 +25,9010^-3 = 27,3110^-3 м,

Re ==  15,0710³

E_и=2,720,8=0,64

Тогда:

P=E_иv_г²=0,643,34,8²=48,66 Па

Аэродинамическое сопротивление газового тракта лазера в основном определяется суммой падений давления на:

а) Дрейфовое пространство;

б) Окна (2 шт.), для вывода газового потока в разрядный промежуток лазера;

в) Разрядный промежуток;

г)Теплообменник.

Падение давления на длине газового тракта теплообменника: P_т=48,66 Па.

Данные по аэродинамическому сопротивлению разрядного промежутка и окон были получены нами экспериментально, т.к. сложная конфигурация разрядной камеры, наличие УФ подсветки, создающих турбулентные потоки газа, а также наличие слоя турбулизованного газа за окнами, позволяет производить достаточно достоверные оценки только на основе экспериментальных данных.

В таблице 1 приведены результаты измерений падений давления на элементах лазерной камеры в воздухе, проведенные на макете камеры и пересчитанные на смесь Ne:Xe:HCl.

Таблица 1 – Падения давления на элементах лазерной камеры

Скорость газа v,мс	P, Па
5	75
6	110
7,7	225
9	262
11,66	475

Сопротивление теплообменника, падение давления на окнах (входном и выходном) и в разрядном промежутке – сопротивление тракта. Напор, создаваемый вентилятором равен сумме аэродинамического сопротивления тракта и собственного аэродинамического сопротивления вентилятора, возникающего в нем из-за вихревых потоков. Это находит выражение в КПД вентилятора, рассчитанном и экспериментально измеренном, и приведенном в аэродинамической характеристике вентилятора при различных коэффициентах расхода , обеспечиваемых вентилятором.

Аэродинамическое сопротивление разрядного промежутка составляет 475 Па при скорости вращения вентилятора n=45,5 Гц и диаметре вентилятора 810^-2 м, обеспечивающих скорость газа в разрядном промежутке около 12 мс.

Суммарное падение давление на элементах внутри разрядной камеры составляет:

P=P_рп+P_{теплооб}=475+48,66 =523,66 Па

Собственное сопротивление вентилятора составляет:

P_вент=H-H_{полезное}= 523,66 -(523,66 0,45) = 288,01 Па

Общее падение давления составляет:

P=523,66+288,01 =811,67 Па