Расчет охлаждения газовой смеси теплообменника.

При расчете аэродинамического сопротивления теплообменника скорость газового потока в нем оценена равной 4,8 мс.

В течении импульса возбуждения в разрядном промежутке в газ вкладывается энергия.

При объеме активной области:

V=a_рпdl=910^-32,810^-20,65=163,810^-6 м³.

Температура газа увеличивается следующим образом:

T=Qmc

где Q=20 Дж,

m_Ne=V=0,9163,810^-6=147,4210^-6 кг,

T==35,6 ºС.

После прохода промежутка, до теплообменника, объем газа, в который была вложена энергия, разбавляется в 60 раз.

Следовательно, T после разбавления:

T=35,660=0,59 ºС.

Температура смеси, подходящей к теплообменнику составляет:

T=40+0,59=40,59 ºС

(3.10)

S=S_ребер+S_{гладкой трубы}= _(3.11)

S_ребер= , (3.12)

где 130-количество ребер одной трубы,

2-количество сторон одного ребра,

S_ребер=3,14((1910^-3)² –(810^-3)²)2130 =24210^-3 м²

S_{гладкой трубы}=3,141610^-3(0,9-1,510^-3130) =3510^-3 м²

S=24210^-3+3510^-3=27710^-3 м²

S_{четырех труб}=427710^-3=1,108 м²

Для нахождения температуры газовой смеси в камере необходимо приравнять мощность, вводимую в смесь и мощность, отводимую с помощью теплообменника. Вводимая энергия поступает из двух каналов: энергия, вкладываемая в смесь объемным электрическим разрядом в разрядном промежутке (составляет 2000 Вт), и энергия нагрева смеси в результате работы вентилятора (составляет порядка 150 Вт).

Таким образом, для достижения баланса в камере должно соблюдаться равенство:

P_{отводимая}=P_{вводимая}=2000+150=2150 Вт

(3.13)

x=2=5,52=2,75 мм

Из уравнения баланса мощностей найдем разницу температур между газовой смесью и водой в оребренных трубах теплообменника:

P=1,108 0,342

P=137,82T=2150

T  15,6 C

Отсюда, при температуре воды 15С, температура смеси будет составлять порядка 30,6С, что достаточно для нормальной и устойчивой работы лазера.

Магнитная муфта.

Связь мощности вентилятора P_вент , скорости обращения n_об, и момента силы магнитной муфты M:

P=Fl, (3.14)

где F-сила,

l-плечо силы,

=2f, (3.15)

где -круговая частота,

f- частота оборотов привода вентилятора,

F=ma, (3.16)

где a=g=9,81мс²,

m-масса груза, закрепленного на рычаге с плечом l.

Тогда:

P=mal2f, (3.17)

M=ml, (3.18)

Отсюда:

P===Mn1,03Mn.

В таблице 2 представлена зависимость необходимого момента силы М магнитной муфты от оборотов и мощности вентилятора.

Таблица 2 – Зависимость необходимого момента силы М магнитной муфты от оборотов и мощности вентилятора, кгм

n,об/мин	500	750	1000	1250	1350	1500	1750	2000	2250	2500	2750	3000
Pвент
50	0,10	0,07	0,05	0,04	0,04	0,03	0,03	0,03	0,02	0,02	0,02	0,02
100	0,20	0,13	0,10	0,08	0,07	0,07	0,06	0,05	0,04	0,04	0,04	0,03
150	0,30	0,20	0,15	0,12	0,11	0,10	0,09	0,08	0,07	0,06	0,05	0,05
200	0,40	0,27	0,20	0,16	0,15	0,13	0,11	0,10	0,09	0,08	0,07	0,07
250	0,50	0,33	0,25	0,20	0,19	0,17	0,14	0,13	0,11	0,10	0,09	0,08
300	0,60	0,40	0,30	0,24	0,22	0,20	0,17	0,15	0,13	0,12	0,11	0,10
350	0,70	0,47	0,35	0,28	0,26	0,23	0,20	0,18	0,16	0,14	0,13	0,12
400	0,80	0,53	0,40	0,32	0,30	0,27	0,23	0,20	0,18	0,16	0,15	0,13
450	0,90	0,60	0,45	0,36	0,33	0,30	0,26	0,23	0,20	0,18	0,16	0,15
500	1,00	0,67	0,50	0,40	0,37	0,33	0,29	0,25	0,22	0,20	0,18	0,17

В муфте использовались магниты 502010.

Состав: неодим-железо-бор.

В лазере установлена компактная магнитная муфта в коаксиальном исполнении, состоящая из четырех магнитов во внешней обойме и двух магнитов на вале, размешенном в разделительном стакане. По результатам проведенных измерений момент силы муфты равен 0,5 кгм. При оборотах двигателя 2730 мин^-1 и мощности двигателя 250 Вт. Необходимый момент муфты составляет  0,09 кгм (таблица 2).