1598005352-c8ee7d2a5515e9724b112e615ad75d2e (811199), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Исследования, проведенные с медными и латунными сетками равной массы, дали примерно одинаковые значения к. п. д. регенератора. Таким образом, хотя теплопроводность меди втрое больше, чем латуни, это, по-видимому, не оказывает заметного влияния. На основании этого пришли к выводу, что при использовании указанных тонких проволок 'падение теплопроводности весьма незначительно.
В этих экспериментах к. п. д. регенератора определялся по исследованию непрерывных записей температуры рабочего тела, производимых на каждом из концов насадки регенератора. Эксперименты Уокера в 1961 г. на криогенной газовой машине фирмы «Филипс» при работе с рядом различных регенераторов подтвердили второй вывод, полученный Дэвисом и Сингхэмом, а именно, что уменьшение диаметра проволоки приводит к увеличению к. и. д. регенератора. В качестве определяющей характеристики машины, работающей при постоянной частоте вращения и среднем давлении рабочего тела, была взята холодопроизводительность по жидкому воздуху.
Уменьшение диаметра проволоки при почти постоянных массе и порнстости насадки приводило к увеличению поверхности теплообмена. Работа, проведенная Мурреем (Мнггау), Мартином (Маг1!п), Бейли (Вау1еу) и Репли в 1961 г., и некоторой степени проливает свет на характеристики регенераторов при синусоидальном законе изменения параметров потока. Было показано, что частота слабо влияет на процесс теплоотдачи, в то время как форма волны имеет существенное значение.
В пульсирующем потоке к. п. д. исследуемой сеточной насадки был заметно ниже, чем при установившихся условиях потока. Было отмечено, что при неустановившемся потоке применение пламеуловителя приводит к увеличению коэффициента теплоогдачи. 7.Р. ПРгГнтическиа РекОмендАции пО кОнстРукции !ГегенеРАТОРА 1 При отсутствии достаточно хорошей теории ниже дается лишь несколько полезных советов по конструированию регенераторов.
Их ни в коей мере нельзя принимать за основные правила. Конструктор регенератора должен попытаться решить проблему нескольких противоречащих друг другу требований. Так, например, необходимо уменьшать отклонения температуры насадки от ее номинального значения; этим улучшается общий к. п. д. регенера- зо тора; отношение теплоемкости насадки к тенлоемкости газа ûà должно быть максимальным; это может быть достигнуто при применении большой плотной насадки. С й тороны, должны быть ограничены потери, связанные с трением.
В гл. 3 и на рис. 7-1 было показано, что влияние падения давления в поперечном сечении насадки должно приводить к уменьшению диапазона отклонений давления от среднего значения в полости расширения, что ухудшает р, У-диаграмму полости расширения. Это уменьшает полезную работу и эффективность двигателя, а в криогенной газовой машине приводит к снижению отводимой теплоты и уменьшению коэффициента холодопроизводительности. При использовании небольшой весьма пористой насадки потери на трение минимальны , Третий и наиболее важный аспект касается мертвого объема.
Б влияет на отношение максимального объема рабочей полости к минимальному, а это в свою очередь непосредственно оказывает влияние на отношение экстремальных значений давления. Для получения максимальной удельной мощности оба эти отношения должны быть как можно ббльшими, для чего мертвый объем должен. быть, по-возможности, минимальным. Достигается это путе м использования небольших плотных и ини- Д ш ния процессов теплообменаи установления м м немальной разности температур между насадкой и рабочим тело обходимо обеспечить максимальную поверхность теплообмена рабочим телом. Следовательно, насадка должна быть многослойной, при этом желательно, чтобы ее теплопроводность была максимальной в направлении, перпендикулярном потоку, н минимальной в направлении потока.
Н , ажно иметь в виду, что регенератор действует как аконец, важ ~ктивный'фильтр рабочего тела, так что любые час ц ти ы весьма кти масла задерживаются в узких проходах. В криогенно г й газовой машине л ые примес юб имеси в рабочем теле, которые конденсируются ия б оседать в низкотемпературной зоне полости расширения, удут с в регенераторе. . Этот осадок накапливается и приводит к увеличер ние, что уменьшаетдиапазон изменения давления от его значения в полости расширения; в результате работа криогенной газовой машины постепенно ухудшается. Вдвнгателелюбое накопление частиц масла в регенераторе тормозит поток рабочего тела и увеличивает потери давления.
Вследствие этого температура сширения увеличивается и ее возрастание может быть ия поте ь мощности прогрессирующим, поскольку для возмещения потер увеличивается. насхо . расход подводимого топлива. Увеличение температуры приводит к коксованию масла, вследствие чего закупоривается проход для потока рабочего тела; это возрастание температуры продолжа одолжается до тех пор, пока не произойдет катастрофический перегрев двигателя.
С этой точки зрения для прохождения потока ра о- бчего тела регенератор должен иметь минимальное сопротивление. 81 Таким образом, могут быть рекомендованы следующие характеристики насадки регенератора: для максимальной теплоемкости — большая, весьма плотная насадка; для минимальных потерь в потоке — небольшая высокопористая насадка; для минимального мертвого объема — небольшая плотная насадка; для максимального теплообмена — большая многослойная насадка; для минимального загрязнения — насадка без перегородок. Очевидно, что выполнить все эти противоречащие друг другу требования невозможно.
При современном уровне понимания цикла не представляется возможным отдать 'предпочтение какому-либо аспекту. Т-ТВ. ДВИГАТЕЛИ В большинстве конструкций двигателей значительное внимание уделяется регенератору и сравнительно небольшое — проблеме нагревателя и холодильника. По этой причине процессы теплопередачи при подводе и отводе теплоты осуществляются плохо и, в конечном итоге, достигнуть удовлетворительной работы двигателя не удается. Это стимулирует дальнейший интерес к регенератору; делаются многочисленные экспериментальные 'попытки проверить различные конструкции регенератора.
Часто вызывает удивление тот факт, что порой эти попытки не оказывают никакогоэффекта на работу двигателя; особенно удивителен тот случай, когда эксперименты проводятся с целью уменьшения размеров регенератора, и размеры уменьшаются до такой степени, что двигатель, в сущности работает без него. Из опыта известно, что в небольших двигателях с низким давлением рабочего тела снятие регенератора почти всегда приводит к улучшению их характеристик, потому что выигрыши, связанные с уменьшением мертвого объема н в меньшей степени с уменьшением потерь, обусловленных теплопроводностью корпуса регенератора, и потерь на трение, перекрывают потери, связанные с теплоемкостью и поверхностью теплообмена насадки регенератора.
Для очень небольших низкочастотных машин (например, для двигателей с диаметром цилиндра 5 см, давлением менее 5 — б кгс/см' и с частотой вращения менее !000 об/мин) конструкция с внешним регенератором (по крайней мере, для первого варианта) нецелесообразна; лучшим решением в этом случае будет, по-видимому, внутренний кольцевой регенератор, расположенный вокруг вытеснителя. Один из вариантов вытеснительной системы с регенеративным кольцевым каналом, успешно использованный профессором Билом (Веа!е), а также автором, показан на рис. 7-8.
Вытеснитель, выполненный из тонкостенной трубки из нержавеющей стали с низкой 82 теплопроводностью, закрыт с горячего торца перевернутой цилиндрической крышкой, изготовленной из сплошного бруска так, чтобы она могла плотно прилегать к трубе. После сборки место соединения может быть заварено, а шов зачищен и отшлифован. С внутренней стороны вытеснителя, как это видно из рисунка, может быть предусмотрен ряд теплозащнтных экранов, либо вырезанных из а жесткого материала, либо стандартных. Нижний конец вытеснителя также закрыт плотно прилегающей пластинкой. Поскольку эта часть вытеснителя работает в холодной. зоне, пластинка может быть изготовлена из легкого сплава илн из нержавеющей стали.
Для обеспечения необходимого уплотнения 1 пластинки с нижним концом вытеснителя их соединяют с помощью эпоксидного клея. Хорошие результаты получены для вытеснителя с длиной около трех его а диаметров. Вытеснитель работает в цилиндре, также изготовленном из низкотеплопроводной нержавеющей стали и имеющем небольшое поперечное сечение, за исключением периферийных колец жесткости, снимаемых в процессе обработки. з Верхняя часть цилиндра закрыта другой перевернутой цилиндрической крышкой, приваренной извне. Нижний конец цилиндра соединен с помощью фланца с охлаждаемой полостью сжатия цилиндра. Ци- линдр может быть короче Вьггес- Рис.
7-8. Элементы кольцеобрйз- нителя, так что нижняя, охлаждае- ного регенерйторй. Мая . ЧВСТЬ ВЫТЕСНИТЕЛЯ рабОтаст 7 — теплозажитимй экран; г — коль- ца жесткости; 3 — руоашка оалаждевнутри полости сжатия цилиндра. ния; 4 — ивправляю~шее кольцо из материала ЯОЬОН; 8 — соединение Это дает возможность уставить из эпоксидной смоле; 6 — тоикиесекНа НИЖНЕМ КОНЦЕ ВЪ|ТЕСНИТЕЛН На- ции стенки для уменьшения потерь вследствие теплопроводности; 7 — реправлякущее кольцо, изготОВленное геиеративимй кольцевой зазор Разме- М т г ! к Б р а б ~ р о м й, 8 8 — О, 7 8 и м; — се а Р и и е ш м на основе материала Р тающего в условиях охлаждения. По кольцевому каналу, образующемуся между вытеснителем и цилиндром и связывающему полости расширения и сжатия, проходит рабочее тела Этот канал выполняет роль регенератора, поскольку верхний его конец всегда находится в нагреваемой, а нижний — в охлаждаемой частях цилиндра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
