Звоните! 
 (926)274-88-54 
 Бесплатная доставка. 
 Бесплатная сборка. 
Ассортимент тканей

График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
Читальный зал -->  Машины цикла стирлинга 

1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

о теоретических разработках и исследованиях фирмы Филипс известно очень мало. При описании двигателя и криогенной газовой машины Мейер в 1969 г., Кёллер (КбЫег) в 1955 г. пользовались методом, основанным или близким к теории Шмидта. Шелк-вийк (Schalkwijk, 1959 г.) и Кёллер (1965 г.) опубликовали материал, относящийся к работе регенеративных теплообменников применительно к машинам с циклом Стирлинга. Мейер ссылается на успешные теоретические разработки и моделирование двигателей на ЭВМ при. оптимизации конструкции, однако подробностей в от крытой литературе нет и маловероятно, что они будут опублико ваны в ближайшем будущем. Умение осуществить точное модели рование реального двигателя, возможно, является одной из глав ных притягательных сторон потенциальных лицензий фирмы Фи липе , и, вполне вероятно, эта методика останется засекреченной что связано с сохранением коммерческой тайны.

Из числа открыто опубликованных работ по дальнейшему со вершенствованию теоретического анализа, несомненно, наиболее важный вклад за последние 20 лет был сделан Финкельштейном перечень его работ приводится в списке литературы. Основываясь на теории Шмидта, Финкельштейн впервые дал обобщенный анализ учитывающий неизотермичность процессов сжатия и расширения Эта теория была исследована Уокером и Ханом (Khan) в 1965 г. где, в частности, особое внимание было уделено предельному случаю адиабатного сжатия и расширения. Так, например, выяснилось что в двигателе с изотермическими процессами сжатия и расшире ния термический к. п. д. для циклов Шмидта и Карно равнялся 50%, а при соответствующих адиабатных процессах этот к. п. д. был равен 34,3%. Аналогичным образом холодильный коэффициент криогенной газовой машины уменьшается от 1 при изотермических процессах до 0,543 при адиабатных процессах. Кроме того, как термический к. п. д., так и холодильный коэффициент становятся функциями всех конструктивных параметров, включая а k и X, хотя по теории Шмидта они были лишь функциями т. Потенциальные возможности этой простой теории никогда не были полностью использованы, и, вероятно, при дальнейшем развитии в нее может быть внесено много дополнений.

Последующее развитие теоретического анализа связано с публикацией в 1964 г. Финкельштейном ряда работ, в которых указывается метод подробного математического описания тепловой регенеративной машины с помощью 39 параметров и 4 функций; решение по этому методу получено в виде функциональных зависимостей 28 зависимых переменных. Эта теория, как известно, до сих пор не используется систематически.

Впоследствии Финкельштейн занимался вопросами моделирования на аналоговой ЭВМ, а много позже усовершенствованием хорошо известной программы теплового анализа ТАР (Thermal Апа-ysis Program) и применением ее к машинам с циклом Стирлинга. Финкельштейн усовершенствовал программу моделирования до ра-

бочего состояния; эта программа была использована автором для оптимизации микроохладителей. Подробное ее описание приведено в работах Финкельштейна, Уокера и Йоши (Joshi) в 1970 г. Программа требует детальной конструктивной проработки машины. Далее согласно программе машина для возможно более точного описания изменения температуры и давления разбивается на ряд узловых, достаточно малых контрольных объемов; при этом они не должны быть слишком большими, так как в противном случае из-за замены непрерывных функций дискретными точками появляются значительные ошибки. Газовые полости машины, ее отдельные части и внешняя окружающая среда рассматриваются как неизменный ряд изотермических зон с расчетной теплоемкостью, между которыми из-за разности температур происходит теплообмен теплопроводностью и конвекцией. В качестве примера на рис. 4-1 показаны общий вид и отдельные части микроохладителя, а на рис. 4-2 - схема контрольных объемов для его моделирования. Программа достаточно хорошо позволяет осуществить и моделирование работы теплового регенеративного двигателя; она может быть применена также к любой схеме машины с открытым и с замкнутым циклами. Для осуществления моделирования по этой программе требуется высокоскоростная цифровая ЭВМ с запоминающим устройством; при работе в университете Калгари на машине IBM 360/50 для каждого цикла требовалось от 6 до 40 мин машинного времени. Основная трудность состоит в том, что большое количество данных по теплопередаче и газовому потоку рабочего тела, вводимых в машину, неизвестны. Таким образом, нет возможности без экспериментальной проверки оценить точность моделирования; когда же имеется экспериментальная установка, большой необходимости в ЭВМ нет. Конечно, об этом можно говорить после, того, когда предсказываемые программой данные будут достаточно хорошо согласовываться с экспериментальными, и лишь тогда она может использоваться для оптимизации при проектировании экспериментальных установок. Это отчасти верно, но степень погрешности увеличивается в зависимости от того, насколько условия, вводимые в программу, отличаются от условий в экспериментальной уста-


Рис. 4-1. Отдельные части микроохладителя, работающего по циклу Стирлинга.

/ - регенератор; 2 - полость сжатия; 3 - рабочий поршень; 4 - полость расширения; 5 холодильник; 6 - шток вытеснителя.




Tjs=w Рз/

Рис. 4-2. Схема узловых точек для моделирования микроохладителя иа цифровой ЭВМ (по Финкельштейну, Уокеру и Йоши, 1970 г.).

/ - полость расширения; 2 - детектор; 3 - узловые точки насадки; 4 ~ атмосфера; S - холодильник; б - полость сжатия; 7 - рабочий поршень; 8 - картер коленчатого вала; 9 - привод; 16 - вытеснитель; - узловые точки газа; 12 - регенератор.

новке, так как оценивающие модель надуманные факторы не остаются постоянными.

Существенный вклад в развитие теоретического анализа был сделан также Квейлом и Смитом в 1969 г., а также Риосом (Rios) и Смитом в 1969 г., рассматривавшими основной цикл с адиабатными процессами сжатия и расширения. Особое внимание в их работах было уделено вопросам необратимости процессов. Такой подход предусматривает независимое изучение отдельных вопросов теплообмена методом последовательных приближений, который может быть выполнен с требуемой степенью сложности.

глава пятая ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ

5-1. основные конструктивные параметры

Основными независимо выбранными конструктивными параметрами машины Стирлинга являются следующие:

отношение температур т = Т/Тц, т. е. отношение температуры в полости сжатия к температуре в полости расширения;

отношение вытесняемых объемов k - VqIVe т. е. отношение вытесняемых объемов полостей сжатия и расширения;

относительный мертвый объем X = Ур/Уц, т. е. отношение общего внутреннего объема теплообменников, включая соединительные каналы и отверстия, к вытесняемому объему полости расширения;

фазовый угол а, на который изменения объема в полости расширения опережают изменения объема в полости сжатия; давление рабочего тела максимальное или среднее; частота вращения двигателя N;

диаметр и ход движущегося возвратно-поступательного элемента конструкции двигателя (поршня) в полости расширения.

5-2. некоторые расчетные уравнения цикла шмидта

Мгновенный объем полости расширения

Мгновенный объем полости сжатия

n = -f я[1+соз(Ф-сс)].

Мгновенный общий объем рабочей полостр

Ve+Vc+Vo.



Мгновенное давление

Рмакс (i - б) 1+бс05(Ф -6)

6 = ( + 2 cos а -- fe ) . tg 0 = .

т-)-й-)-25 т-)-со$а

Отношение давлений

2л:т

Среднее давление

Рмакс 1 -~ б Рмин 1-6

Рср Рм

Для двигателя [Т > Т). Полезная мощность за цикл

т -1/1-б\= б sine

= (Рмаксг) ==

Vr-{yE+Vc)=={\+k) Ve. Мощность на единицу массы рабочего тела

RTcn (т-1) (1+6cose) (б sin 6)

(1 62)А[1 (1 62)/.]

+ -(1 +cosa) + S

термический к. п. д. цикла

Количество теплоты, подводимое за цикл в полость расширения,

Q ., у/ 6sine е = PcpVs--. 1 + (1-6)-

Количество теплоты, отводимое за цикл нз полости сжатия,

Qc-xQe.

Для холодильной машины {Те < Тс). Количество теплоты, отводимое за цикл из холодной полости расширения,

QePMBKcr , (, , -5iilL§--

Кочичество отводимой теплоты на единицу массы рабочего тела RTcn (1+6 cose) б sine

-62)-ii + (i-6)]

T + A(i j.cos a) + S

Холодильный коэффициент

Te-Tc 1-t

Количество теплоты, отводимое из полости сжатия в охлаждающую среду,

Qc==-cQe-

Мощность, требуемая для привода холодильной машины,

P{\~x)Qe.

Для теплового насоса {Те < Тс). Количество теплоты, отводимой из горячей полости (полость сжатия) за цикл,

л I/ /1-6. 6sine

(С-Р аксКг, + 1 ej i(j 5,jv.

Количество теплоты, отводимой нз горячей полости (полость сжатия), на единицу массы рабочего тела

Гслт (1-1-б cose) б sine

(1 бу-11 + (1-б)]

t--(14-cosa)-fS

Коэффициент, характеризующий эффективность теплового насоса.

Тс т Те-Тс 1-т

Количество теплоты, отводимое из полости расширения (теплота источника).

Мощность, необходимая для привода теплового насоса.

Qc (1-т)

5-3. оптимизация параметров компоновки

Из приведенных выше уравнений для цикла Шмидта очевидно, что полезная мощность за цикл и тепловые нагрузки на теплообменники, определяемые в зависимости от общего вытесняемого объема Vt, есть линейные функции частоты вращения вала двигателя N, давления рабочего тела Рмакс и габаритов двигателя. Влияние же четырех основных параметров х, k, а н X на характеристики двигателя менее очевидно. В особенности неясно, какую из комбинаций рассматриваемых четырех параметров необходимо выбрать для получения оптимальных характеристик двигателя. Это является



1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25



ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.


Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы
.