Перегляд за Автор "Далаков, П. И."

Зараз показуємо 1 - 1 з 1
  • Документ
    Определение конструктивных особенностей и рабочих характеристик термоакустического генератора холода
    (Одес. гос. акад. холода, 2012) Далаков, П. И.
    Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.14 - Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. В криогенной технологии производства инертных газов - криптона, ксенона, неона и др. применяются различные методы и схемные решения переработки и очистки сырьевых газов от примесей (метана, водорода, различных углеводородов). Так как эти примеси горючи, то одним из способов их очистки является выжигание или каталитическое гидрирование (окисление). При сгорании горючих примесей на температурном уровне 500 - 600 °С образуется избыточное количество теплоты, что приводит к разогреву и постепенному разрушению входных коллекторов концевых теплообменников. На практике ресурс теплообменника составляет 1,5 — 2 месяца. Вместе с тем, образующееся тепло целесообразно использовать для привода холодильной машины, холодопроизводительность которой можно применить для различных целей, в том числе и для снижения термического напряжения коллекторов концевых теплообменников. Методы прямого преобразования теплоты в работу давно известны. Одним из перспективных направлений в развитии газодинамических методов прямого преобразования теплоты в работу с последующей выработкой холода является создание безмашинных термоакустических генераторов холода (ТАГХ). Однако, в настоящее время конструктивные особенности и рабочие характеристики ТАГХ изучены недостаточно, что затрудняет определение их рациональной области применения и поэтому приведенные в диссертации исследования являются актуальными. Диссертация посвящена исследованию температурных, тепловых, гидравлических характеристик, а также определению энергетической эффективности, степени термодинамического совершенства и рациональной области применения термоакустических генераторов холода - ТАГХ. В работе проведен анализ существующих на данный момент устройств такого типа. Обоснована необходимость детального изучения данного класса устройств и аппаратов входящих в них. Описан механизм превращения высокопотенциального тепла в акустическую энергию в виде стоячей звуковой волны, и механизм превращения энергии сгенерированной звуковой волны в холод. Разработаны конструкции полуволнового и четвертьволнового преобразователей тепловой энергии в энергию акустических колебаний. Составлены уравнения энергетических балансов, определены численные значения величин потерь, нагрузок теплообменных аппаратов и уровней генерируемой акустической энергии спроектированных моделей при использовании различных рабочих веществ. Проведены экспериментальные исследования физических процессов ТАГ. По предложенной математической модели проведен расчет процессов, происходящих в ТАГ и ТАГХ. Определены условия, влияющие на эффективность преобразования тепловой энергии в акустическую. Установлено, что начало акустических колебаний при прямом преобразовании высокопотенциальной теплоты в акустическую энергию, зависит от температуры нагрева рабочего тела и массы заправки ТАГ и для различных рабочих тел определяет связь между' подведенной теплотой и мощностью возникающих акустических колебаний. Показана связь между частотами звуковых колебаний и геометрическими размерами каналов ТАГХ при использовании различных рабочих веществ. В работе доказано что между подведенной теплотой Q и полученной акустической энергией W существует практически линейная взаимосвязь в диапазоне давлений заправки от 0,1 до 0,3 МПа, на основе которой установлены оптимальные проектные параметры ТАГ и проведен отбор наиболее перспективного рабочего тела - гелия. Распределение температур по длине резонатора полуволновой и четвертьволновой моделей ТАГ обладает подобием, что дает возможность производить сопоставление эффективности полуволновой и четвертьволновой конструкций ТАГ для аппаратов, входящих в состав реальных установок по разделению неоно-гелиевой смеси. Повышение давления заправки рабочего тела генератора изменяет уровень получаемой акустической энергии в зависимости от типа рабочего вещества. Для гелия и неоногелиевых смесей с содержанием Ne до 40% наблюдается повышение уровня мощности акустической энергии при повышении давления заправки, и, наоборот, для рабочих тел, Аг, Хе, Кг, N2, воздуха, неоногелиевых смесей с содержанием Ne более 40%, происходит снижение уровня акустической мощности при тех же условиях Проведена оценка возможной холодопроизводительности термоакустического генератора холода (ТАГХ) при использовании экспериментальной модели ТАГ в качестве источника акустической энергии и сравнение ТАГХ с уже имеющимися моделями других исследователей. В настоящей работе коэффициент преобразования акустической энергии в холод достигает 0,3, а общий коэффициент преобразования тепла в холод в акустической установке составляет 1 % — 3%.