Разработка, создание и анализ эффективности регенераторов ДВПТ
Необходимость такого анализа как с термодинамической" так и технико-экономической точек зрения требует разработки методики расчета эффективности регенераторов с учетом специфических для ДВПТ условий их работы. Существующие методы расчета не позволяют учесть существенные для ДВПТ особенности (влияние регенератора на рабочий процесс посредством мертвого объема, продольная теплопроводность… Читать ещё >
Содержание
- Список условных обозначений
ГЛАВА IIЕРВАЯ. ТИПЫ, СВОЙСТВА, МЕТОДЫ РАСЧЕТА И ОЦЕНКИ. ЭФФЕКТИВНОСТИ НАСАДОК РЕГЕНЕРАТОРОВ ДВПТ
1.1. Типы насадок регенераторов.
1.2. Исследование теплообмена и гидравличес. кого сопротивления насадок регенераторов.
1.3. Методы расчета и оценки эффективности, насадок регенераторов.
1.4. Задачи исследования.
ГЛАВА ВТОРАЯ. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОЙ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ РЕГЕНЕРАТОРА ДВИГАТЕЛЯ.. С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ.
2.1. Аналитическое определение основных видов потерь эксергии в регенераторе ДВПТ.
2.1.1. Потери вследствие гидравлического сопро. тивления теплообменников двигателя
2.1.2. Потери эксергии вследствие наличия свобод ного объема теплообменников ДВПТ
2.1.3. Потери вследствие неидеальности теплообмена, обусловленной конечной разностью температур потока. рабочего тела. и стенки теплообменника
2.1.4. Потери вследствие наличия кондуктивного теплового потока по корпусу. и насадке. , регенератора.
2.1.5. Потери в окружающую, среду.
2.2. Основные расчетные формулы.
2.3, Критерии сравнительного термодиомического и технико-эконоотческого анализа различных типов насадок регенераторов ДШТ.*
2.4. Методика расчета основных.размеров. регенератора ДВПТ... ¦
2.4.1. Выбор исходных данных для расчета.
2.4.2. Определение оптимального режима течения. рабочего тела через теплообменники
2.4.3. Определение относительного мертвого, объема.. теплообменников ДВПТ
2.4.4. Определение максимального объема полости расширения и среднемассового расхода par. бочего тела через теплообменники.
2.4.5. Расчет размеров теплообменников ДШТ и минимально возможных потерь эксергии для определения. типа поверхности. ... теплообменников.
2.4.6. Сравнительный анализ с термодинамической и технико-экономической точек зрения
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛООБМЕНА И
ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ НАСАДОК, СПЕ-.. ЧЕННЫХ .ИЗ ДИСКРЕТНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ- ВОЛОКОН
3.1. Определение геометрических характеристик, насадок регенераторов.
3.2. Метод экспериментального определения коэффициента теплоотдачи в насадках. регене-,, раторов.
3.3. Описание экспериментальной установки для определения характеристик по теплообмену.. -и гидравлическому сопротивлению.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬШХ ИССЛВДОВАНИЙ
4.1. Результаты экспериментального исследования коэффициентов теплоотдачи и гидравлического.. сопротивления.
4.2. Результаты расчетных исследований.. .127 4.2.1. Исходные данные для расчетных исследований влияния типа насадки регенератора на ха-. .. .. рактеристики ДВПТ ?.. .. .. .. .128 4.2.2. Исследование влияния типа насадки регене, , раторов на индикаторные показатели ДВПТ.
4.2.3. Результаты расчетного исследования влияния типа насадки на. индикаторные показатели.. ДВПТ
4.2.4. Сравнительный анализ различных типов насадок. регенераторов ДВПТ.
Список литературы
- Аккерман Л, и Гиффорд В. Характеристика малогабаритных регенераторов установок глубокого охлаждения,-Труды американского общества инженеров-механиков. Серия «Конструирование и технология машиностроения». М. — Мир, 1969, И, с.285−292.
- Амандыков С.Т., Ефимов С .И., Файн М. А. Определение состояния развития и первоочередных путей совершенствования двигателей с внешним подводом теплоты по анализу зарубежных патентов.-Двигателестроение, 1982, № 1, с.47−50.
- Афанасьев В.А., Григоренко Н. М. Метод экспериментального определения коэффициента теплоотдачи в регенераторе ГХМ. В кн.: Вопросы криогенной техники. Омск- ОмПИ, 1975, вып.3,с.9−18.
- Афанасьев В.А., Савченко В. И. Определение оптимальных значений длины и поперечного сечения регенератора машины Стирлинга. Криогенные машины. Межвузовский сборник, Новосибирск- 1978, вып. 2, с.9−12.
- Бабенко Е.А. Исследование теплоотдачи сетчатых насадок регенераторов газовых холодильных машин. Автореф. дис. на соиск. учен, степени кавд. техн. наук./МВТУ.- M. — 1973
- Бабенко Е.А. Особенности теплоотдачи и гидравлического сопротивления сетчатых насадок, — В кн.: Вопросы глубокого охлаждения. Омск: ОмПИ, 1972, вып. I, с.88−89.
- Бабенко Е.А., Гороховский Г. А. Исследование процесса теплоотдачи в сетчатых насадках регенераторов.-«Криогенное и кислородное машиностроение», 1972, № 3, с.4−5.
- Белов C.B. Коэффициенты теплопередачи в пористых металлах.-Теплоэнергетика, 1976, № 3, с.74−77.
- Белов C.B. Пористые металлы в машиностроении. М. — Машиностроение, 198I, 247с. с ил.
- Богоявленский Р.Г. Гидродинамика и теплообмен в высокотемпературных ядерных реакторах с шаровыми твэлами. М: Атомиздат, 1978,112с.
- Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа. М.: Энергия, 1973, 296 с.
- Бундин А. А, Оптимизация двигателей Стирлинга по регенерации и степени сжатия. тДвигателестроение, 1983, № 4, с.12−14.
- Бурмистров В.В. Исследование эффективности сетчатых насадок компактных регенераторов. Автореф. на соиск.учен.степени канд. техн. наук/МЭИ.- М.: 1973.
- Бурмистров В.В., Майков В. П. Влияние продольной теплопроводности на коэффициент теплообмена в насадках.- Известия вузов, Энергетика, № 5, 1971, с.75−80.
- Ветров Б.Н., Тодес О. М. Измерение коэффициента теплоотдачи от потока газа к шихте в условиях неадиабатического прогрева.-Журнал технической физики, 1955, т. ХХУ, вып.7, с.1217−1231.
- Глухов С.Д., Суслов А. Д. Применение экспансионной машины в качестве охладителя.- Труды МВТУ им. Н. Э. Баумана, М.: 1969, вып.132, с.289−294.
- Грезин А.К., Зиновьев В. С. Микрокриогенная техника. М.: Машиностроение, 1977, 232 с.
- Григорьев В.А., Крохин Ю. И. Тепло- и массообменные аппараты криогенной техники: Учебное пособие для вузов.- М: Энергоиз-дат, 1982, 312 с. ил.
- Данилова Г. Н., Иванов О. П. Сопоставление различных типов теп-лопередеющих поверхностей и кожухотрубчатых конденсаторов.-Холодильная техника, 1969, № II, с, 12−16.
- Двигатели Стирлинга /В.Н. Данишичев, С. И. Ефимов, В. А. Звонов и др. М.: Машиностроение, 1977, 150 с.
- Добросоцкий A.B. Исследование влияния элементов внутреннего контура на характеристики двигателя Стирлинга. Автореф. дис. на соиск. учен. степени канд.техн.наук.- Л.: 1976.
- Двигатели Стирлинга./Под ред. В. М. Бродянского.-Пер. с англ.-М. — Мир, 1975, 446с.
- Дульнев Г. Н., Заричняк Ю. П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов.- Справочная книг а.-«Энергия, Ленинградское отделение, 1974.- 264 с. с ил.
- Евенко В.И. Определение основных параметров регенератора двигателя Стирлинга.-Двигателестроение, 1983, № 2, с.17−19.
- Исследование теплообмена в уплотненных сетчатых насадках./Д.Н. Вазисова, С. Н. Платонова, В. В. Усанов и др.- Химическое и неф-* тяное машиностроение, 1977, № 12, с.9−12.
- Каганер М.Г. Теплоизоляция в технике низких температур. М.: Машиностроение, 1966, 275 с.
- Калинин Э.К. Исследование интенсификации теплообмена в трубах при охлаждении газа.- Изв. АН БССР. Серия физико-математических наук, 197I, № 3, с. 38−42.
- Караваев Н.М., Майков В. П. Метод определения коэффициентов теплоотдачи в слое зернистого материала. Изв. АН СССР, ОТН, 1956, № 6
- Кармазина Л.М., Чистова Э. А. Таблицы функций Бесселя от мнимого аргумента и интегралов от них. Изд. АН СССР, М.:1958,329с.
- Квейл Е., Смит Ж. Приближенное решение для тепловой характеристики регенератора двигателя Стирлинга.- Труды американского общества инженеров-механиков. Серия «Энергетические машины и установки». М.: Мир, 1969, № 2, с, 51−55.
- Ковенский Г. И., Забродский С. С., Тамарин А. И. Исследование эффективной теплопроводности дисперсных систем, — В кн.: Исследование процесса переноса в аппаратах с дисперсными системами. Минск: Наука и техника, 1970. с.175−179.
- Коппейдж И.С., Лондон А. Л. Теплообмен и гидравлическое сопротивление в порейтых средах.-Вопросы ядерной энергетики, 1957, № X, о.12−17.
- Косторнов Л. Г, Шевчук М. С, Гидравлические характеристики и структура пористых материалов из металлических волокон.-Порошковая металлургия, 1977, № 9, с.50−56.
- Косторнов А.Г., Шевчук М. С., Федорченко И. М., Халатов A.A., Шукин В. К. Пористые материалы из никелевых волокон.-Порошковая металлургия, 1976, № I, с.20−26.
- Криогенные газовые машины/ А. Д. Суслов, Г. А. Гороховский, В. Б. Полтараус, А. М. Горшков.-М.: Машиностроение, 1982,-213с., ил.
- Кэйс В., Лондон А. Компактные теплообменники. Пер. с англ.Под ред. Ю. В. Петровского.-М.:Энергия, 1967.- 222с.
- Линдин В.М., Казакова Е. А. Теплообмен в неподвижном слое сферических частиц.-Химическое и нефтяное машиностроение, 1965,6, с.16−22.
- Майков В.П. Критерий оценки эффективности насадок компактных регенераторов. Труды МИХМ, 1970, т, 2, вып.1. М., с.226−228.
- Майков В.П. Определение оптимального объема компактных регенераторов.- Труды МИХМ. Доклады xxx научно-технической конференции, М.: 1970, т.2, вып.1, — с.218−225.
- Микулин Е.И., Шевич Ю. А. Теплообмен и сопротивление в сетчатых матрицах. В кн.: Криогенное, кислородное машиностроение, М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1972, № 3, с. 5−6.
- Микулин Е.И., Шевич Ю. А. Теплоотдача и сопротивление в сетчатых насадках.- Техника низких температур, Ленинград- 1971, с.140−149.
- Микулин Е.И., Шевич Ю. А. Экспериментальное исследование теплообмена в сетчатых матрицах.- Инженерно-физический журнал, 1972, т. ХХП, № 6, c. III6-III7.
- Подольский А.Г. Исследование теплового регенератора при циклически изменяющихся краевых условиях.- Криогенная и вакуумная техника. Харьков- 1974, вып.4, с.50−56.
- Подольский А.Г. Расчет теплопередачи в регенераторе при переменных теплофизических свойствах газа.и насадки.-Инженерно-физический журнал, т.19, № 2, 1970, с.252−258.
- Пористый материал на основе металлических трикотажных сеток./ Г. П. Павлихин, A.M. Лаптев, В. И. Макарочкин и др.- Изв. вузов.
- Машиностроение, 1978, №.4, с.120−124.. .
- Прейскурант № 02−14. М.: Прейскурантиздат, 1980, с. 21.
- Прейскурант.^ 02−07. М.: Прейскурантиздат, 1980, с. 230.
- Прусман Ю.О. Влияние регенератора на холодопроизводительность и эффективность газовых холодильных машин, работающих по циклу Стирлинга. Автореф.дис.на соиск.учен.степени кавд.техн.наук/ Новосибирск- 1968.
- Прусман.Ю.О. К расчету оптимальных параметров регенераторов для ХГМ. В кн.: Криогенное и кислородное машиностроение.М.:
- ЦИНТИхимнефтемаш, 1969, № I, с.5−6.
- Разделение воздуха методом глубокого охлаждения.- 2-е изд., t. I/Под ред. В. И. Епифановой и Л. С. Аксельрода.-М.: Машиностроение, 1973.- 568с.
- Ри С.Н., Смит Л. Л. Влияние циклических изменений давления в тепловых регенераторах.- В кн.: Конструирование и технология машиностроения. М.: Мир, 1967, № 3, с.203−208./Труды американского общества инженеров-механиков/.
- Роспасиенко Е.С. Приближенный метод определения КПД регенератора.- В кн.: Кислородное и автогенное машиностроение. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1967, вып.2, с.11−12.
- Рындя Н.В. Исследование теплоотдачи пористых тел.-Труды Николаевского кораблестроительного института им. С. О. Макарова, вып.33, Теплоэнергетика, Николаев, 1970, с.17−24.
- Савченко В.И., Афанасьев В. А., Григоренко Н. М. Уточнение расчетных методов исследования машины Стирлинга.- В кн.: Химическое и нефтяное машиностроение. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1975, № 2,с.32−35.
- Садовский М.Р. Исследование теплоотдачи и гидравлического сопротивления сетчатых насадок. Автореф.дис.на соиск.учен.степени канд.техн.наук/ МИХМ.- М.: 1968.
- Садовский М.Р., Майков В. П., Елухин Н. К. Исследование.теплоотдачи и гидравлического сопротивления сетчатых насадок.-Химическое и нефтяное машиностроение, 1969,.№ 2, с.12−14.
- Солнцев М.Я., Бобе Л. С., Коротаева Г. К. Определение.коэффициентов теплоотдачи от газа к слою сыпучих материалов.- Химическое машиностроение, 1962, №.6.
- Столпер М.Б., Пручкина Ф. М. Расчет на ЭВМ регенераторов воздухоразделительных установок.-Химическое и нефтяное машиностроение, 1969, № 12, с.68−71.
- Суслов А.Д. Гидравлические потери в холодильной газовой машине. -Труды МВТУ им. Н. Э. Баумана, М.: 1967, вып.124,с.145−155.
- Суслов А.Д. Методы исследования и расчета машин со встроенными теплообменными аппаратами.-Труды МВТУ им. Н. Э. Баумана, М.:1969, «132, с.80−86.
- Суслов А.Д. Тепловые потери холодильной газовой.машины.-Труды. МВТУ им. Н. Э. Баумана, М.: 1967, № 124, с.127−129.
- Тепсаев Н.А.-В-, Майков В. П. Определение коэффициентов теплоотдачи в слое зернистого материала при неадиабатических условиях. Изв. вузов СССР, Энергетика, 1967, Ю
- Тепсаев H.A.-В., Метод определения коэффициента теплообменав насадках. Автореф.дис.на соиск.учен.степени канд.техн.наук/. МИХМ, М.: 1967.
- Требин Г. Ф. Фильтрация жидкостей и газов в пористых средах. М.: Гостопиздат, 1969, 141с.
- В.С.Трухов, И. А. Туреунбаев, Г. Я. Умаров. Расчет параметров внутреннего контура двигателя Стирлинга. Ташкент, Фан, 1979, с. -80.
- Туреунбаев И.А. Разработка инженерных методов оптимизации теплообменников двигателя Стирлинга для солнечных установок. Автореф.дис.на соиск^ученои степени кавд.техн.наук.Л.: 1976.
- Умаров А.Г. Исследование и разработка регенераторов тепловых дшгателей, работающих по циклу Стирлинга. Автореф.дис. на соиск. учен. степени канд.техн.наук/ФТИ им. С.В.Стародубцева1. АН УзССР.-Ташкент — 1981.
- Умаров Г. Я., Трухов B.C., Турсунбаев И. А., Орунов Б. Б. Методика оптимизации теплообменников двигателей Стирлинга.-Гелиотехника, № 6, 1976, с.18−23.. .
- Умаров Г. Я., Трухов B.C., Турсунбаев И. А. Влияние несовершенства теплообменников на КПД и мощносгные характеристики динамического преобразователя в солнечной энергетической установке.-Гелиотехника, 1972, №.2.
- Умаров Г. Я., Турсунбаев И. А., Трухов B.C., Лашкаров Т. П. Влияние эффективности регенератора на термический КПД динамического преобразователя.энергии типа двигателя Стирлинга.-Гелиотехника, 1973, № 3, с.58−61.
- Уокер Г. Машины, работающие по циклу Стирлинга: Пер. с англ.:
- М.: Энергия, 1978.-152с., ил-. .
- Характеристики двигателя Стирлинга.- Поршневые и газотурбинные двигатели. М.: 1973, с.17−24. (ВИНИТИ, Экспресс-информация,№ 33)
- Харитонов В.П. Теплообмен при движении газа через неподвижную насыпную насадку с переменной температурой газа на входе.-Инженерно-физический журнал. 1967, т.12, № 2, с.205−211. .
- Хринижак В. Регенераторы газотурбинных установок. М.-Л.: Маш. гиз, 1962* 287 с.
- Цейтлин A.M. Влияние пульсаций потока на.теплообмен в регенераторе газовой холодильной машины.-В кн.: Совершенствование ' машин и аппаратов холодильной и криогенной техники и кондиционирования., Ташкент: 1977.
- Чернышева Е.А., Алексеенко . Л-.В., Туманов А. И. Расчет теплового режима регенераторов с переменными параметрами газа и на-. садки, — Труды ВНИИкриoreнмаш, вып.13, М.: Машиностроение, 1971.-с. 184−190.
- Чернышева Е.А. и др. Гидравлическое сопротивление уплотненных сетчатых насадок регенераторов ХГМ.~ Экс пресс-информация.Сер.
- ХМ-6.-М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1975, № 6. с.1−12.
- Шаргут.Я., Стирильская Т. Приближенное определение эксергии топлив. В кн.: Эксе pre тический метод и его предложение. Пер. под ред. В. М. Бродянского, М.: Мир,, с.61−82.
- Шевич Ю.А., Микулин Е. И. Теплообмен и сопротивление в сетчатом теплообменнике-регенераторе.-Химическое и нефтяное машиностроение, 1973, № 6, с.20т22.
- Шевич Ю.А., Микулин Е. И., Власов Д. И. Теплообмен в сетчатых . матрицах при пульсирующем течении потока.- Труды МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1974, № 193,.с.185−191.
- Шнайд И.М. Влияние регенератора на холодопроизводительность машины с нестационарными потоками рабочего тела. Холодильнаятехника и. технология, 1978, с.8−11.
- Шнайд И.М. Характер* стоки регенераторов тепла с газовым потоком переменного.по времени давления.- Инженерно-физический журнал, 1973, т.24, № 3, с.65−68.
- Эккерт Э.Д., Дрейк P.M. Теория, тепло- и массообмена. Пер. с. англ.: Под ред. А. В. Лыкова. М.: Госэнергоиздаг, 1961, 680с.
- Berhowitz david М."Rallies Costa J., Uriel! Israel. A new mathematical model for Stirling Cycle machines.-Proc. 12 th Intersoc. Energy convers., Eng. Conf., Washington, D.S., 1977, v.1, La Grand Park,=3, 1977, p. p 1522−1527.
- Dubs M.A., Dana L.I. Superinsulation for the large scale storage and transport of liquefied gases.-Suppl. Bull. Inst. Intern. Froid., Annexe. 1961, No 5, p.71−83.
- Gifford W.F., Acharya A."Ackermann P.A. Compact cryogenic thermal regenerator performance.-Advices in Cryogenic Eng. 1969, v. 14, p.p. 353−360.
- Gifford W.E., Acharya A. Low-temperature regenerator test apparatus.-Advanees in cryogenic Eng., 1970, v. 15, p. p 436−442.
- Hapke I. Einfluss von Stromungsform und Warmeubergang in der Warmeaustrauschereinheit von Stirling-Maschinen auf der thermodynamische Prozess.- Brenstaff-Warme-Kraft, 1973, 25, H. 10, s. 389−394.
- Hausen H. Warmeubertragung im Gegenstrom Gleichstrom und Kreuzstrom.- Springer Verlag, Berlin, 1950.
- Liemlich R. Vibration and Pulsation Boost Heat Transfer.-Chemical Engineering, No 10, 1961, p. 68.
- Meijer R.I. The Philips Stirling Thermal Engine.- Philips Research Report Supplements, 1961, Ho 1−4.
- Modest M., Tien Ct Thermal Analysis of Cycling Cryogenic Regenerators.- International Journal of Heat and Mass Transfer, 1974, v. 17, No 17, p. 37−49.
- Murray I.A., Martin B.W., Bayley F.I., Rapley C.W. Perfomance of thermal regenerators under sinusoidal flow conditions.-Int. Heat-Transfer Conf. ASME, Boulder, Colorado and London, England, p.781−796, 1961.
- Ozge Ates. Untersuchungen Regeneratorwirkungsgrad im Sttrlingmotor,-MTZ, 1980, v.41, No 3, s. 103−105.
- Saunders M.A., Smoleniec S. Heat transfer in regenerators.-General discussion on heat transfer. AIME-ASME, London, 1951.
- Schumann T.E.W., Voss V. Heat flow through granulated material.- Fuel, 1934,13, p. 249−256.
- Schumann T.E.W., I. Fraklin Institute, 208, p. 405, 1929.
- Zarinchang I. Some considerations on design of Stirling engine. Intersociety Energy Conversion, Engineering conference 10 th, New-York, 1975, Proceedings, p. 9#8 -957, New-York, 1975.