Для удовлетворения требований оптимального проектирования компактной установки сжижения водорода с охлаждением от холодильной машины в данной работе была построена система низкотемпературного охлаждения. Проведено экспериментальное исследование характеристик теплообмена при конденсации водорода в спиральной трубке с внутренним диаметром 1,75 мм. Перед началом экспериментов выполнено тестирование характеристик холодильной машины, а также проведена аппроксимация данных для получения функции зависимости холодильной мощности от температуры холодного конца. Эксперименты осуществлялись при трех различных давлениях насыщения (495, 665, 850 кПа) и массовом расходе от 15 до 40 кг/(м·с). Путем проведения анализа чувствительности выявлено влияние массового расхода, давления насыщения и перепада температур на коэффициент теплообмена. Результаты показали, что в исследуемом диапазоне коэффициент теплообмена при конденсации водорода существенно возрастает с увеличением массового расхода, общий прирост составляет от 74% до 133%, при этом более выраженный рост наблюдается при низких массовых расходах; при низких массовых расходах повышение давления насыщения с 495 до 850 кПа вызывает снижение коэффициента теплообмена на 47%, в то время как при высоких массовых расходах влияние давления существенно уменьшается; кроме того, в условиях эксперимента коэффициент теплообмена колебался в диапазоне 594–1388 Вт/(м·К).

водород;проточная конденсация;характеристики теплообмена;низкотемпературный холодильник;экспериментальное исследование