Установка для исследования двигателя с внешним подводом тепла Советский патент 1979 года по МПК F02G1/06 G01M15/00 

Изобретение относится к исследователь ским установкам, в частности к установкам для исследования двигателя с внешним подводом тепла, особенно для двигателей, работающих по упрощенному циклу Стир- линга.

Известны установки для испытания Двигателя с внешним подводом тепла, содержащие корпус с цилиндром, в котором размещен поршень, кинематически 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 ром размещены нагреватель и основные холодильник и регенератор, и резервуары рабочего тела с высоким и низким давлени ем, подключенные к одной из полостей че рез запорные органы l.

Известные установки позволяют проводить исследования рабочего процесса двигателя р внешним подводом тепла с малыми

значениями среднего давления цикла, работающего по упрошенному циклу Стирлинга.

Однако в таких установках затруднено исследование регенераторов ввиду того/ что величины методологических ошибок имеют тот же порядок, что и величины замеряемых параметров (что предопределено мальгм средним давлением цикла). Снятие ука занных ограничений связано со снижением термонаиряженности элементе конструкции и исключения паразитных тепловых потоков по корпусу двигателя. Кроме того, исследование рабочих процессов с изменением рабочего тела двигателя связано с соответствующим изменением величин термонапряженности элементов газового тракта.

Цель изобретения - повышение надежности путем снижения термонапряженнооти элементов конструкции двигателя при работе на различных рабочих телах.Указанная цель достигается тем, что в газовом тракте размешены дополнительный регенератор и дополнительный холодилышк с регулированием геплосъемной производительности, установленные отно сителЬно.нагревагеля симметрично основным. Кроме того, основные и дополнительные регенераторы и холодильники установ лены в поворотном барабане для регулиро вания термо и аэродинамических характе ристик разового тракта, На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, поперечный разрез по двигателю; на фиг. 2 - поворотный барабан, продольный разрез. Установка содержит корпус 1 двигателя с цилиндром 2, в котором-размещен поршень 3, кинематически связанный через шток 4| крейцкопер 5 и шатун 6 с валом 7 отбора мощности, соеди-., ненным с обратимой электромашиной (на чертежах не показана), и разделяющий внутр1бннеё пространство цилиндра 2 на две полости 8 и 9 переменного объейа, соодшещ ыё меяуог собой через газовый tpak;, в котором разм1еп1ены нагрёбйтель, вьшЬ.гшённь1Й 6 виде трубчатого теплообменнику 10 жидкостной сгорашя 11, и обноЬные трубчатый зсолЬдильник 12 и регенератор (набивной) 13«; К полости 9 подключены через зайЬрны органй 14 резервуары 15 и 16 рабочегб тепа с()отбетствёйно с высокий и шзким Давйёнием/- v. ; - В газсшом тракте размешены дополни- телывый регенератор 17 и дополнительНЬ1 холодильник 18 с регулированием те яосъемной Производительнбсги, обущест вл eifbiM с помощью регулирующей заслонки 19 ч насоса 2О с измененным числом оборотов, : Основной холодильник также может §tttb снабжён регу лируюгцей заслонкой 21 и насосом 22 с изменяемым числом оборб1юв. Холодильники 12 и 18 MoryV ра :бЬта1 ь ни р|азличнъгх теплоносителях. Основные и дополнительные регенераторы 13 и 17 и холодильники 12 и 18 устансшлены в поворотном барабане 23 для обеспечения возможности регупированй:я термо- и аэродинамических характеристик газового тракт81, причем число па регенераторов и холодильников может бы большим двух. Установка работает следующим образом. Обратимой электромашиной приводят во вращение вал 7 и поршень 3 осуществляет перемещение рабочего тела через газовый тршкт между полостями .8 и 9. При этом общий объем внутренних полос- тей двигагепя, то есть объем полостей 3 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 отличалась по величине, что достигается регулированием теплосъемной производительности в дополнительном холодильнике 18 (регулировать можно и оба холодильника, причем как изменением величины расхода ахлаждоюшей среды, так и ее температ рой, возможно также и подключение холодильников в отдельнъге контуры с отличающимися рабочими телами охладителей, например с водой и фреоном).. Осушесцвляя подвод тепла от камеры сгорания 11 к теплообменнику 10 восполняют тепловые потери цикла. При этом газ,перетекая из полости в полость изменяет свои параметры (при сохранении в каждый момент времени практически равнрЬо давления в разных.полостях). Д ввиду тоГо, что регенераторы 13 и 17 и холодильники 12. и 18 установлены в поворотном барабане 23, изменением места подключения указанных регенераторов и холодильников можно изменять термо- и аэродинамические характеристики газового тракта, следствием чего будет и изменение закона просекания давления в цикле. Для исследования процессов вдвигателе с внешним подводомтеппа весьма существенна возможность сопоставления параметров процёеса при Жёйользований различных рабочшс тел. При этом использование в качестве рабочего тела Водорода или гелия потребует, конечно, полного выключения дополнительного холодильника 18, а использование в качестве рабочего тела двухфазного вещества, например.фреона, позволяет использовать незначительный теплоперепад меЖДу вх:одными температурами холодильников 12 и 18 для поддержания двухфазности состояния рабочего тела. При этом и параметры регенераторов 13 и 17 должнъ быть различными - для возможности работы на жидкости и газе. Для исключения воздействия на параметры среды в результате теплообмена через поршень 3, цилиндр 2 и детали корпусе регенераторов. 17 и 13 необходимо исключить термонапряженности указанных элементов конструкции, что и достигается введением дополнительных регенератора 17 и холодильника 18. --Таким образом, изобретение позволя6т повысить надежность испытаний эа счет снижения термонапряженности; элементов конструкции двигателя при работе на различных рабочих телах, раширить диапаэон исследования, обеспечить возможность поэлементного испытания теплообменных аппаратов Двигателя с внешним подводом тепла и достичь воэможносги моделирования упрошенного процесса Стир линга с обеспечением требуемой методоло гической точности измерения его параметров. Формула изобрет е н и я 1, Установка для исследования двигателя с внешним подводом тепла, содержашая корпус с цилиндром, в котором размещен поршень, кинематически связанный с валом отбора мошности, соединенным с обратимой электромашиной, и разделяющий внутреннее пространство цилиндра на две полости переменного объема, сообщенные между соёой через газовый тракт, в котором размешены нагреватель и основные холодильник и регенератор, и резервуары , рабочего тела с высоким и низким давлением, подключенные к одной из полостей через запорные органы, отличаюш а я с я тем что, с целью повышения надежности путем снижении термонайряженности элементов конструкции двигателя при работе на различных -рабочих телах, в газовом тракте размещены дополнительный регенератор и дополнительный холодильник с регулированием геплосьемной производительности, установленные относительно нагревателя симметрично основным. 2. Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования термо- и аэродинамических характеристик газового тракта, 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 l. К.Е. ENperimen-taC efforts in stir&ingr engrine deveeopmeni,PQper ASME,196B,We X/A/EN ER-3,.