Оценка удельных тепловыделений в фильтре была выполнена в
ходе испытаний модельных фильтров с керамическими фильтроэле-
ментами. Цель этих экспериментов — проверка работоспособности
фильтров, способов отбора концентрата из фильтра и различных спо-
собов организации фильтрации.
При этом использовался наиболее простой способ термостатиро-
вания на уровне ниже 2 K — откачкой паров жидкого гелия вакуумным
насосом.
В части экспериментов в качестве сырья для получения концен-
трата
3
Не использовался газообразный природный гелий с концен-
трацией
3
Не около 1,4 ppm. Средняя температура жидкого гелия, в
который был погружен фильтр, 1,9 K. Для откачки паров этого гелия
использовался золотниковый вакуумный агрегат с быстротой откач-
ки 20 л/с. В этом случае средний расход исходного газообразного гелия
(
сырья), зависящий от производительности насоса, составлял
0,7
нм
3
/
ч. Количество
3
Не в полученном концентрате
W
3
≈
17
нсм
3
,
а
концентрация — 0,14%. Коэффициент извлечения
3
Не равнялся 0,91.
Количество испарившегося во время эксперимента жидкого гелия, в
который был погружен фильтр, составило 6 кг. Величина удельных
тепловыделений в фильтре
q
ф
=
Q
ф
/
W
3
,
определенная, исходя из
количества испарившегося гелия и количества
3
Не в полученном
концентрате, составила около 7,8МДж/нл(
3
Не) или 2,2 кВт
∙
ч/нл(
3
Не).
Следует отметить, что действительное значение тепловыделений в
фильтре заметно меньше, так как часть указанного количества испа-
рившегося гелия, очевидно, связана с компенсацией недорекуперации
в несовершенном входном теплообменнике фильтра.
Расчетное значение удельных тепловыделений во входной ка-
мере фильтра
q
ф
в этом случае меньше измеренного и составляет
0,2
МДж/нл(
3
Не) или
5
,
5
∙
10
−
2
кВт
∙
ч/нл(
3
Не).
Тепловыделения в конденсаторе ректификационной колонны.
Удельные тепловыделения в конденсаторе ректификационной колонны
можно оценить, используя опубликованные ранее сведения о результа-
тах экспериментов с подобными колоннами. В частности, Wilkes [7],
описывая эксперименты с такой колонной, сообщает, что флегмовое
число составляло 32 при расходе полученного чистого
3
Не 5,2 нл/ч,
температуре конденсатора 1,93 K, и концентрации
3
Не в исходной
смеси 8,7%. Из этих данных следует, что значение удельных те-
пловыделений в конденсаторе при этом составляло 110 Дж/нл или
3
,
1
∙
10
−
5
кВт
∙
ч/нл.
Оптимальные режимы работы фильтра и колонны.
В случае
реализации данной технологии получения
3
Не неизбежна проблема
58
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012