Б) структурные коэффициенты ступеней криогенной системы и связь общего и локальных К. П. Д.

Рассмотренные в гл. 3 зависимости, определяющие значения структурных коэффициентов систем с последовательно соединенными элементами, в полной мере относятся к криогенным системам. В них основной ввод эксергии производится из СПТ при T≥ , а основной вывод из СИО при наинизшей температуре T ₀ (или в интервале температур ). Промежуточные вводы и выводы эксергии обычно играют вспомогательную роль. Преобразование эксергии происходит последовательно в ступенях СПТ, СПО, СОО и СИО. Следовательно, ценность эксергии и ее потерь возрастает от СПТ к СИО; соответственно увеличивается и структурный коэффициент z_i,D.

Поэтому наибольшее значение структурного коэффициента бывает, как правило, у СОО и СИО. Практически это означает, что на совершенствование элементов СОО и СИО, т. е. на уменьшение потерь D_i в них должно быть обращено особое внимание.

При анализе, усовершенствовании и синтезе криогенных систем следует учитывать, что они большей частью отличаются от простых систем с последовательным соединением участков и независимыми к. п. д. тем, что в криогенных системах существуют совершенно четко выраженные связи между ступенями. В деталях такие связи проанализированы при рассмотрении конкретных систем; здесь необходимо остановиться на двух общих, принципиальных особенностях этих связей.

Связь к. п. д. СПТ и остальных ступеней

Как правило, к. п. д. СПТ в системах со стационарными потоками может меняться совершенно независимо от  остальных ступеней и криоблока в целом и соответственно h_e КС, равный , изменяется во столько же раз, во сколько изменяется .

В системах с нестационарными потоками связь между к. п. д. СПТ и к. п. д. СПО и последующих ступеней существует и должна учитываться. В этом случае h_e изменится больше, чем , поскольку ухудшение СПТ приводит и к ухудшению криогенной системы в целом.

Связь к. п. д. СПО и СОО

Эта связь имеет решающее значение в работе криоблока и криогенной системы в целом. Причина этого состоит в том, что h_e процесса внутреннего охлаждения, определяющего эффективность СОО, зависит в основном от параметров рабочего тела, поступающего из СПО (т. е. параметров точки а на рис. 4-5 или 3 на рис. 4-7). Чем ниже температура в точке 3, тем, как правило, больше h _e СОО. В то же время для получения этого эффекта к. п. д. СПО тоже должен быть высоким; чем выше h _e СПО, тем ниже T ₃ ¹.

Остальные связи величин h _e ступеней имеют меньшее значение.

Все сказанное о структуре КС и связях ее ступеней показывает, что СПО выполняет во всех случаях очень важную задачу − занимая центральное место в системе, она обеспечивает выдачу ступеням СПТ и СОО рабочего тела в состоянии, нужном для их эффективной работы.

В § 4-2 было дано краткое описание принципов построения СПО по каскадному и регенеративному методам.

Для дальнейшего анализа КС необходимо рассмотреть каждый из этих методов более подробно, пользуясь, в частности, материалом § 4-3, относящимся к внешнему охлаждению и теплообмену.