Введение к работе
Актуальность работы. Охлаждение газа, основанное на процессах волнового расширения в специальных устройствах — пульсацнои-ных охладителях газа (ПОГ), является новым и, при ощоделённых условиях, перспективным методом охлаждения. Аппараты ПОГ имеют ряд достоинств, а именно: термодинамическую эффективность, сопоставимую с э<рфективностыо турбодетандера; устойчивость при работе в шіцюком диапазоне изменения параметров; простоту в изготовлении и обслуживании; надёжность в эксплуатации; большой ресурс работы и др. Это позволяет в ряде случаев рассматривать ПОГ как альтернативу высокооборотиому турбодетапдеру. В настоящее время аппараты ПОГ нашли широкое применение в газодобывающей и івзо-персрабатывающей промышленности. Признано целесообразным применение ПОГ в качестве охлаждающих устройств кондиционеров для транспортных с|>едств. Однако шн]юкое использование ПОГ существенно сдерживается из-за отсутствия подробных экспериментальных данных н теоретических представлений об основах их функционирования.
До настоящего времени практически отсутствовало теоретическое обоснование основных рабочих процессов, происходящих в ПОГ, что существенно снижает э(|нректнвиость поисков оптимальных конструктивных решений. Причиной этому являются сложность рабочих процессов в рецепторних (приёмных) трубках (РТ) аппаратов ПОГ, нестационарность и пеадиабатность течений в них и т. п. Экспериментальные исследования ПОГ для нужд газодобывающей и газоперерабатывающей промышленности проводились, в основном, с целью создания устройств большой производительности, работающих на природном газе. В последние годы появились результаты экспериментальных исследований малорасходных ПОГ, работающих па воздухе и разработанных в качестве охлаждающих устройств кондиционеров для транспортных средств.
Относительно небольшой объём экспериментальных данных по аппаратам ПОГ (особенно — малой производительности) и отсутствие теоретического описания процесса температурного разделения при нестационарном движении газа в трубе, что является основой рабочего процесса, обуславливает необходимость проведения широкого круга экспериментальных исследований и создания математической модели (ММ) для описания рабочих процессов в РТ ПОГ.
Цель работы: накопление и обобщение экспериментальных данных, составление ММ термогазодинамнчсских процессов в РТ и разработка рекомендаций но расчёту и проектированию ПОГ.
— 4 —
В соответствии с этой целью необходимо было:
провести экспериментальные исследования малорасходного варианта ПОГ в широком диапазоне изменения конструктивных и режимных параметров;
провести обработку и обобщение полученных, а также ранее известных данных;
разработать ММ, описывающую нестационарные термогазодинамические процессы в РТ ПОГ;
разработать методику по расчёту, проектированию и моделированию ПОГ на основании результатов испытании созданных образцов.
Научная повизна работы заключается в следующем:
получена экспериментальная информация по результатам исследовании нового образца ПОГ с РТ диаметром 14 мм при изменении режимных и геометрических параметров в широком диапазоне;
составлена ММ термогазодннамических процессов, происходящих в заглушённой рецепторної! трубке;
разработана методика, позволяющая в определённых пределах производить моделирование аппаратов ПОГ на основании имеющихся результатов испытаний созданных образцов и-приводить опытные данные к условиям, принятым за номинальные.
Практическая значимость работы. Разработанная ММ процессов, происходящих в РТ, является первым шагом на пути разработки полной ММ н на пути создания соответствующей программы расчёта на ЭВМ, а также может явиться основой для разработки инженерных методик расчёта новых перспективных конструкций аппаратов ПОГ. Предложена методика моделирования, позволяющая создавать ПОГ различной холодопроизводителыюсти па основании результатов испытаний модельного образца.
Автор защищает;
результаты экспериментальных исследований ПОГ с РТ диаметром 14 мм;
методику моделирования, позволяющую уверенно проектировать геометрически подобные аппараты ПОГ по требуемой холодопроизводителыюсти па основании результатов исследований .модельных образцов, и вытекающую из неё методику приведения, позволяющую получать ("выравнивать") характеристики ПОГ, соответствующие постоянным условиям проведения опытов;
ММ термогазодинамических процессов, происходящих в заглушённой рецепторной трубке.
-- 5 —
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийском совещании "Холодильная техника России. Состояние її перспективы", Санкт-Петербург, 1995 г.; Международной научно-технической конференции "Холод и пищевые производства", Санкт-Петербург, 1996 г.; па ежегодных научно-технических конференциях СПбГАХПТ.
Публикации. По материалам работы опубликовано пять работ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 116 наименований, и приложений. Работа изложена на 150 машинописных страницах, содержит 52 рисунка, б таблиц и 16 страниц приложений.