Установка для исследования двигателя с внешним подводом тепла

 

Союз Советенин

Социалистииеенин

Реслублин (61) Дополнительное к авт. свил-ву

/ (22) Заявлено 07.02,77 (2l) 2449746/25-06

1 е присоединением заявки №

Гкуднретннннвй ннинтнт

СССР пн,аннам нзнйрнтнний н еткрютнй (23) ПриоритетОпубликовано 25,05 79.Бюллетень №19

Дата опубликования описания 28.05.79

2.

8.8) (72) Авторы изобретения

Н. H. Иванченко, Б. H. Семенов, Ю, В. Красивский, Р. И. Бурцев и В. А. Останин (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ С ВНЕШНИМ

ПОДВОДОМ ТЕПЛА

Изобретение относится к исследователь ским установкам, в частности к установкам для исследования двигателя с внешним

l.. подводом тепла, особенно для двигателей, .работающих по упрощенному циклу Стир линга. 5

Известны установки для испытания двигателя с внешним подводом тепла, содержащие корпус с цилиндром, в котором раз мешен поршень, кинемагически связанный с валом отбора мощности, соединенным с обратимой электромашиной, и разделяющий внутреннее пространство цилиндра на две полости переменного объема, сообщенные между собой через газовый тракт, в кото 15 ром размещены нагреватель и основные холодильник и регенерагор, и резервуары рабочего гела с высоким и низким давлением, подключенные к одной из полостей через запорные органы jl) °

Известные установки позволяют прово дить исследования рабочего процесса двигателя с внешним подводом тепла с малыми значениями среднего давления цикла, работающего по упрощенному циклу Сгирлинга.

Однако в таких установках затруднено йсследование регенерагоров ввиду того, что величины методологических ошибок имеют TGT же порядок, что и величины за меряемых параметров (что предопределено малым средним давлением цикла). Снятие указанных ограничений связано со сниже нием термонанряженности элементов кон струкции и исключения паразигнь|х тепло вых потоков Ilo корпусу двигателя. Кроме того, исследование рабочих процессов с изменением рабочего гела двигателя связано с соответствующим изменением ве личин термонапряженности элементов газового тракта.

Цель изобретения — повышение надежности путем снижения термонапряженности элементов конструкции двигателя при работе на различных рабочих телах.

Указанная цель достигается тем, что в газовом тракте размещены дополнигель ный регенерагор и дополнительный холо10

so ь

3 66 дильник с регулированием теплосъемной производительности, установленные относителЬно. нагревателя симметрично основным.

Кроме того, основные и дополнительные регенераторы и холодильники установлены в поворотном барабане для регулиро вания термо- и аэродинамических характе ристик разового тракта.

На фйг. 1 изображена предлагаемая установка, понеречный разрез по двигателю; на фиг. 2 - поворотный барабан, продольный разрез.

Установка содержит корпус 1 двигате ля с цилиндром 2, в котором-размещен поршень 3, кинематически связанный через шток 4, крейцкопер 5 и шатун 6 с валом 7 отбора мощности, соеди- t. ненным с обратимой электромашиной (на чертежах не показана), и разделяющий вйутреннее пространство цилйндра 2 на две полости 8 и 9 переменного объема, сообщенные между собой через газовый тракт, в котором разметены нагреватель, вьаолненный в виде трубчатого теплообменника 10 жидкостной камеры сгорания

ll, и основные трубчатый холодильник.

12 и регенератор (набивной) 13.

К полости 9 подключены через-запорныв органы 14 резервуары 15 и 16 рабочего твпа соотввтствеийо с высоким и низким давлением.

В газовом тракте размещены дополни» тельный регенератор 17 и дополнитепь ный холодильник 18 с регулированием теп лосъемной производительности, осушвствля емым с помощью регулируюшей заслонки

19 ч насоса 20 с измененным числом оборотов.

Основной холодильник также может

gbiai снабжен регулирующей заслонкой 21 и насосом 22 с изменяемым числом обо

ponos. Холодильники 12 и 18 могут работагь на различных теплоносителях.

Основные и дополнительные регенераторы 13 и 17 и холодильники 12 и 18 установлены в поворотном барабане 23 дпя обеспечения воэможности регулирования термо» и аэродинамических характериСтик газового тракта причем число пар регенераторов и холодильников может быт большим двух.

Установка работает следующим образом. Обратимой электромашйной приводят во вращение вап 7 и поршень 3 осушест впяет перемещение рабочего тела через газовый тракт между полостями 8 и 9.

При этом общий объем внутренних полос .

3871 4 твй двигателя, то есть объем полостей 8 и 9, а также внутренних объемов газового тракта меняется лишь на величину вытесняемого в полости 8 штоком 4 объема, Ввиду незначительности такого изменения объема для создания циклического изменения давления необходимо, чтобы средняя температура в полостях 8 и 9 отли чапась по вепичинв, что достигается ре» гупированием теплосъвмной производитель ности в дополнительном холодильнике 18 (регулировать можно и оба холодильника, причем как изменением величины расхода охлаждающей среды, так и вв темпера-

15 турой, возможно также и подключение -хо лодипьников в отдельные контуры с отли чаюшимися рабочими телами охладитвлей, например с водой и фреоном)..

Осуществляя подвод тепла от камеры

20 сгораяия 11 к твппообменнику 10 восполняют тепловые потери цикла. При этом газ,перетекая из полости в полость, изменяет свои параметры (при сохранении в каждый момент времени практически равного давления в разных. полостях). А ввиау тоГо, что регенераторы 13 и 17 и хо подильники 12 и 18 установлены в поворотном барабане 23, изменением места подключения указанных регенераторов и 0 холодильников можно изменять тврмо- и аэродинамические характеристики газового тракта, следствием чего будет и изменение закона протекания давления в цикле.

Для исследования процессов в двигателе с . - вйешним подводомтвпла ввсьмасушественна возможность сопоставления параметров процесса при ййользовании различных рабочис тел. При этом использование в качестве рабочего тела водорода или гелия потребует, конечно, полного выключения дополнительного холодильника 18, а использованив в качестве рабочего тела двухфазного вещества, например фреона, позволявт использовать незначительный тепло перепад между входными температурами холодильников 12 и 18 для поддержания двухфазности состояния рабочего тела.

При этом и параметры регенераторов 13 и 17 должны быть различными - для возможности работы на жидкости и газе.йля исключения воздействия на параметры среды в результате теплообмена через поршень 3, цилиндр 2 и детали корпусов регенераторов 17 и 13 необходимо искпючить термонапряженности указанных эле» ментов конструкции, что и достигается введением дополнительных регенвратора

17 и холодильника 18.

5 6638 ,=:Таким образом, изобретение позволяет повысить надежность испытаний за счет снижения термонапряженности элементов конструкции двигателя при работе на различных рабочих телах, раширить диапазон исследования, обеспечить возможность поэлементного испытания теплообменных anaaparoa двигателя с внешним подводом тепла и достичь возможности моделирования упрошенноге процесса Стир10 линга с обеспечением требуемой методоло» гической точности измерения его парамет» ров, 15

Формула изобретения

1. Установка для исследования двигателя с внешним подводом тепла, содержащая корпус с цилиндром, в котором размешен поршень, кинематически связанный с валом отбора мошности, соединенным с обратимой электромашиной, и разделяюший внутреннее пространство цилиндра на две полости переменного объема, сообшенные

25 между содой через газовый тракт, в кото ром размешены нагреватель и основные холодильник и регенератор, и резервуары, 71 6 рабочего тела с высоким и низким давлением, подключенные к одной из полостей через запорные органы, î r л и ч а юш а я с я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения термонапряженности элементов конструкции двигателя при работе на различных рабочих телах, в газовом тракте размещены дополнительный регенератор и дополнительный холодильник с регулированием теплосъемФ ной производительности, установленные от носительно нагревателя симметрично ос нов ным.

2. Установка по и. 1, î r л и ч а юш аяс я тем,,что, с целью обеспечения возможности регулирования термо и аэродинамических характеристик газового трак» та, основные и дополнительные регенераторы и холодильники установлены в поворотном барабане для регулирования термо- и аэродинамических характеристик газового тракта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.3uck К.Е. Е регirnenta6 е Иог1ъ п МлгСю г епр11е development,РаРе1. ASIDE,19бЬ,И %А /Ей ER-B,Г1фФ.