Способ адиабатического сжатия газа

 

Изобретение относится к экспериментальной газодинамике н предназначено для получения высокотемпературного газа при сжатии его в поршнеьых газодинамических установках . Цель изобретения - повышение температуры и количества газа в аккумулирующей емкости при заданной величине максимального давления газа в емкости сжатия. Способ адиабатического сжатия газа основан на изоэнтропическом сжатии его, дросселировании и дожатии в аккумулирующих емкостях . Новым в способе является то, что в течение процесса дросселирования давление газя н емкости сжатия поддерживают постоянным, для чего в момент достижения заданного уровня давления начинают дросселирование газа с определенным расходом, который затем уменьшают линейно по времени . 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H д ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ь„, (1) С(0) =

"де /)макс макс максимальная плотность сжимаемого газа, кг/мз; максимальное давление сжимаемого газа, Па; начальная масса сжимае

r мого газа, кг; масса поршня, кг; площадь поперечного сечения поршня, м2, m

П

Ь

П госудд ственный комитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (46) 30.06.92.Бюл. Ч 24 (21) 4495871/23 (22) 20,10.88 (72) В ° В ° Кислых, К.В.Крапивной и В.В.Пучков (53) 629,7,064.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 972931, кл. 4 01 M 9/00, 1982. (54) СПОСОБ АДИЛБАТИЧЕСКОГО СЖАТИЯ

ГАЗА (57) Изобретение относится к экспериментальной газодинамике и предназначено для получения высокотемпературного газа при сжатии его в поршневых газодинамических установКах. Цель изобретения — повьш ение темИзобретение относится к экспериментальной аэрогазодинамнке и предназначено для получения высокотемпературного газа при сжатии его в поршневых газодинамических установках.

Целью изобретения является повышение температуры и количества газа в аккумулирующих емкостях при заданной величине предельного давления сжимаемого газа.

Способ адиабатического сжатия в аэродинамической установке основан на иэоэнтропическом сжатии газа в емкости сжатия, дросселировании и дожатии в аккумулирующих емкостях.

В течение процесса дросселирования газа давление в емкости сжатия поддерживают постоянным, для чего в мо.мент достижения заданного уровня дав„„SU„„) А1 (51) G Of И 9/00 пературы и количества газа в аккумулирующей емкости при заданной величине максимального давления газа в емкости сжатия. Способ адиабатического сжатия газа основан на иэоэптропическом сжатии его, дросселировании и дожатии в аккумулирующих емкостях. Новым в способе является то, что в течение процесса дросселиро вания давление газа в емкости сжатия поддерживают постоянным, для чего в момент достижения заданного уровня давления начинают дросселирование газа с определенным расходом, который затем уменьшают линейно по времени. 4 ил. ления, равного 0,3-(,0 от предельного значения, начинают дросселирование газа с расходом, определяемым из выражения а затем уменьшают расход газа линейно по времени в соответствии с зависимостью

1665791

С() -p„,„, (08., где () а„ вЂ” максимальная плотность сжимаемого газа;

V(e) — скорость поршня;

- время.

Оптимальным является режим, когда поршень вытесняет газ иэ емкости сжатия и останавливается в ее конце (недоход равен нулю). При этом

35 ч(о) р

7 ма кснрп и

I где 1. — время дросселирования rasa.

А следовательно, формула для определения начального расхода газа имеет вид

S êã/с (2) С(0)На фиг. 1а,б представлены расчетные зависимости давлений и температур газа ат времени в камере сжатия и аккумулирующих емкостях; на фиг.2зависимости давления в камере сжатия . 50 и расхода rasa от координаты поршня; на фиг. 3 - поршневая гаэодинамическая установка; на фиг..4 — вариант выполнения узла регулирования проходного сечения дроссельного отверстия. установка, реализующая предлагаеы4Ф способ сжатия rasa, содержит () =С(0) (1- — -"- — t) мае80

m 7(07 где V(0) — скорость поршня в момент достижения максимального

5 давления;

- время, отсчитываемое от момента достижения макси мального давления. l0

Нижняя .граница уровня давления, равная 0,3 от предельного, определяе1ся величиной запаса рабочего газа, достаточной для реализации режима работы установки с минимально необходимым временем режимного истечения газа. Верхняя, граница диапазона, соответствующая предельному давлению, определяется прочностными характеристиками конструкции уст а- 20 нонки.

Для того, чтобы давление газа в емкости сжатия было постоянным при

его дросселировании, необходимо равейство расхода перетекающего газа .скорости дожатия его поршнем (см. фиг. 4) баллон 1 толкающего газа, ствол 2 с размещенным в нем свободным поршнем 3, пусковое устройство 4, форкамеру 5 с аккумулирующими емкостями 6 и 7 и эапорно-регулирующим 8, обратным 9 и запорнопусковым 10 клапанами, В выходном вечении аккумулирующей емкости 7 установлено сопла 11. Узел регулирования площади дроссельного отверстия эапорно-регулирующего клапана 8 выполнен так, что при его открытии обеспечивается расход газа согласно формулам (1) и (2), Способ реализуется следующим образом.

В управляющую емкость эапорно-регулирующега клапана 8 подают опорное давление Р=250 ИПа, ствол заполняют рабочим газом-ксеноном до давления

P=0 1 MIIa, фиксируют поршень 3 в исходном положении пусковым устройст,вом 4 и заполняют баллон 1 толкающим газом — воздухом до давления

8,8 МПа, По команде открывают пуско" вое устройство 4, и поршень 3 разгоняется толкающим газом. В конце ствола поршень тормозится рабочим газом, сжимая его до давления 200 ИПа. По достижении давления в емкости сжатия, равного опорному давлению в камере . клапана 8 (P=250 ИПа), последний открывается. При этом в начальный момент площадь дроссельного отверстия составляет 5,4 ° 10 м, что обеспе2 чивает расход рабочего газа G(0)

=30 кмоль/с.

По мере движения запорного элемента клапана вправо площадь дроссельного отверстия уменьшается линейно по времени со скоростью 12, 1 м /с, обеспечивая тем самым регулирование расхода газа в соответствии с зависимостью (2) и при этом поддерживая давление газа в емкости сжатия постоянным. Процесс дросселиравания газа длится 4,5-5,0 мс. В аккумулирующих емкостях б и 7 температура повышается за счет неизоэнтропического дожатия соответственно до 7300 и

9300 К. После вытеснения практически всего запаса рабочега газа из емкости сжатия (недоход поршня 13 мм, чта соответствует объему 2, 16 ° 10 м ) эапорный элемент клапана 8 закрывает дроссельное отверстие, а поршень останавливается у торца форкамеры 5.

5 1665791 6 из о бр ете ния ! где!) — максимальная плотность .макс сжимаемого газа, кг/м ; атического сжатия ra- P - максимальное давление сжи макс на изознтропическом маемого газа, Па; ировании и дожатии в

m - начальная масса сжимаемог емкостях, о т л и- го газа, кг; тем, что, с целью ш — масса поршня кг ратуры и количества Ь вЂ” площадь поперечного сечеп рующих емкостях при ния поршня, м ; не предельного дав- а затем уменьшают расход газа линейо, газа, в течение про- но по времени в соответствии с и r вление зависимостью

Фор мула

15 G(t) =G(0) (1- — — -- t) . макс и

mп (P) С(0) =

T) A

<оооо

7500

5000

0 35 ОЗб

Р, ави

Ьоо азч

2000, Фиг.!

Способ адиаб за, основанный сжатии, дроссел аккумулирующих ч а ю шийся повышения темпе газа в аккумули заданной величи ления сжимаемог цесса дросселирован я аза да в емкости сжатия поддерживают постоянным, для чего в момент достижения заданного уровня давления, равного .

0,3...1,0 от предельного значения, начинают дросселирование газа с расходом, определяемым из выраЖения где Ч(0) - скорость поршня в момент остиження давления P„„

t — время, отсчитываемое от момента достижения давния Рмаке

1665791 N&tt Cr, N ×ÎëÜ/С

7 2000

ЮО0

Фиг.2

Фиг.4, Составитель С.Александров

Техред Л. Сердюкова Корректор Л.Пилипенко ,Редактор Т.Иванова

Заказ 2817 Тираж 205 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при, ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101