Система газообеспечения, отсоса газа и регенерации холода криогенной аэродинамической трубы Советский патент 1991 года по МПК G01M9/00 

Изобретение относится к области экспериментальной техники и может быть использовано при исследовання-х в криогенных аэродинамических трубах.

Известна система отсоса газа транс звуковых аэродинамических труб, которая содержит компрессор, нагнетательный трубопровод, соединенный с каналом трубы и всасывающий трубопровод, связанный с камерой отсоса газа из рабочей части.

Газ в такой системе отсасывается из рабочей части трубы с помощью компрессора и сжимаетей до величины давления в канале трубы, например в диффузоре за рабочей частью лосле чего его впускают в канал трубы.

00

J

йл сд

Однако такая система является неЭКОНОМ1-ГЧНОЙ, так как при сжатии газ должен охлаждаться до криогенной темопературы, на что требуется большое

количество дорогостоящего жидкого азота.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигае - мому -Эффекту является система газо-обеслечения, отсоса газа и дэегенера-

ция .холода криогенной аэ.родинамической трубы, включающая .регенераторы -холода, компрессор системы отсоса, газгольдеры нагнетательные трубопроводы, соединенные с газгольдерами, и всасывающие трубопроводы, сое диненные с камерой отсоса газа из рабочей части и с койьцевой камерой обратного канала трубы через регене раторыс, Воздух из рабочей части трубы через всасывающие трубопроводы отсасывается компрессором системы отсоса, праходя через регенератор, нагревается до температуры Тл-ЗОО К и после сжатия в компрессоре выбрасы вается в атмосферу. Из обратного канала трубы воздух через .регенератор выбрасывается в атмосферу без комп-; рессора вследствие избыточного давле ния Такое же количество газа одновременна из газ-гольдеров через нагне тательные трубопроводы подводится к другому регенератору, предваритель но охлажденному, охлаждается в нем до криогенной температуры., а далее через эжектор впускается в канал тру бы. Недостатком известной системы является узкий диапазон изменения числа Рейнольдса вследствие того, .что рабочим газом является воздух (это ограничивает-диапазон чисел Рей нольдса сверху), а давление в форкамере трубы не может быть ниже Рдср ,2 ата (это аграничивает диапазон чисел Рейнольдса снизу). Например, в рабочей части 2,25 мХ2,25 мм при характерной длине модели L 0., 225 м .числа могут изменяться в диапазо не Re. (20-76) 10 (РОФ 1,2 6 ата)о Кроме этаго, криогенная труба с известной системой газообеспече ния, отсоса газа и регенерации холода неэкономична из-за большого .рас-хода сжатого возду-ха из газгольдеров«Целью настоящего изобретения явля ется расширение диапазона чисел Рейнольдса и повышение экономичности аэродинамической трубыо Поставленная цель достигается тем ч:то система газообеспечения, отсоса газа и регенерации -холода криогенной аэродинамической трубы, включающая регенераторы-холода, компрессор сист мы отсоса, -газгольдеры., нагнетательные трубопроводы соединенные с газ. гольдерами, и всасывающие трубопрово ды, соединенные с камерой отсоса газа из рабочей части и с кольцевой ка мерой обратного канала трубы через р генератрры, снабжена дополнитель- ным теплообменником, установленным на выходе комп.рессора системы отсоса, при этом посредством всасьгеающих трубопроводов рабочая часть и кольцевая камера обратного канала трубы соединены с aтмocфepoЙJ а посредством нагнетательных трубопроводов кольцевая камера через регенераторы соединена с теплообменникомо На чертеже дана с-хема системы газообеспечения, отсоса газа и регенерации холода криогенной аэродинамической ТрубЫо Система содержит коипрессор 1, сообщенный всасывающими труболроводами 2 с камерой отсоса газа из рабочей части 3 и с кольцевой камерой 4 обратного канала трубы непосредственно и через регенераторы 5 и соединенный нагнетательными трубопроводами 6 через теплообменник 7 с кольцевой камерой 4 непосредственно, а также через регенераторы 5о Всасьшающие . трубопроводы 2 соединены с атмосферой через шахту шумаглушения 8 посредством трубопровода 9, а нагнетательные трубопроводы 6 соединены HD выходе теплообменника 7 с газгольдерами и с атмосферой через щахту шумо- глушения 8 посредством трубопроводов 10 и 11, Всасывающие 2 и нагнетательные 6 трубопроводы снабжены задвижными 1 2 для ггереключения потоков газа по разньм трубопроводамо Система работает следующим образом. В случае работы аэродинамической .трубы при постоянных давлении и температуре в рабочей части 3 компрессор 1 отсасывает газ из рабочей части 3 через всасывающие трубопроводы 2 и один регенератор 5 и нагнетает -газ в кольцевую камеру 4 обратного канала трубы через нагнетательные трубопроводы 6, теплообменник 7 и другой реге нератор 5о При -этом отсасывающий газ отдает холод в первом регенераторе 5 и, пройдя через компрессор I и теп- лообменник 7, охлазндается. во второн регенераторе 5 до температуры Т;:,100 К и затем поступает в обратный канал трубыо Прямой и обратный отоки газа через каждый регенератор 5 периодически меняются с ломощью. задвижек 12 на кходе и выходе регенераторов 5 так чтобы температзфа газа на вых.рде из регенераторов 5 изменялась в небольших допустимых лредеахоДля компенсации -потерь -холода при рабрте трубы в обратный канал впрыскивают жидкий азот (). Количество газа, равное расходу жидкого азота, сбрасывают в атмосферу через трубо1фовод 9 из всасывающих TpyeonpOBO- дов 2 при давлении леред компрессором 1 выше атмосферного или через трубопровод 11 из нагнетательных трубопроводов .6 лри давлении -перед компрессором 1 ниже атмосферного При переасодном реакиме для увеличения давления в канале трубы прекращают сброс газа в атмосферу не прекращая впрыск жидкого азота Для ускорения процесса в трубу по трубопроводу 10 через регенераторы 5 подают воздух из газгольдеров. При переходном режиме для увеличения температуры рабочего газа прекращают впрыск в канал трубы жидкого азота отсасывают газ из рабочей части 3, минуя регенераторы 5, и подают его в камеру 4 из системы отсоса, не охлаждая в теплообменнике 7 и не пропуская через регенераторы 5. Для ускорения процесса в трубу подают воздух из газгольдеров через трубопровод to. При понижении давления и вакуумировании канала трубы при проведении зо 8 в трубе эксперимента рабочий газ сбрасывают в атмосферу из обратного канала трубы через кольцев то камеру . 4, регенераторы 5, всасывающие трубопроводы 2, компрессор 1, теплообменник 7, нагнетательные трубопроводы 6 и 11 и шахту шумоглушения 3. Наличие в системе газообеспечения отсоса газа и регенерации -холода дополнительного теплообменника на выходе из компрессора системы отсоса дает возможность выполнить систему отсоса замкнутой и, вследствие этого, использовать в качестве рабочего газа азот, температура конденсации которого нгаке, чем у воздуха и рабо-г. тать с давлением в форкамере трубЫ; меньше атмосферного, что позволяет расширить диапазон чисел Рейнольдса. Например, в криогенной трубе с сечением рабочей части 2,25 м 2,25 м при характерной длине модели самолета L 0,225 м числа Rei, могут из енятыг , ся в диапазоне (8-85) 10 (,4-6 ата) о Кроме этого, на ста« ционарном режиме труба может работать без расходования сжатого воздуха из газгольдеров, поэтому экономичность ФУбы повышается примерно в 2,6 разао

СИСТЕМА ГАЗООБЕСПЕЧЕНИЯ, ОТСОСА ГАЗА И РЕГЕНЕРАЦИИ ХОЛОДА КРИОГЕННОЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЫ включающая регенераторы холода, компрессор системы отсоса, газгольдеры, нагнетательные трубопроводы. соединенные с газгольдерами, и всасывающие трубопроводы, соединенные с камерой отсоса газа из рабочей части и с кольцевой камерой обратного канала трубы через регенераторы, отличающая.ся тем, что, с целью расширения диапазона чисел Рейнольдса и повышения экономичности аэродинамической трубы, она снабжена дополнительным теплообменником, установленным на выходе компрессора системы отсоса, при этом посредством всасывающих трубопроводов рабочая часть и кольцевая камера обратного канала трубы соединены с атмосферой, а посредством нагнетательных трубопроводов кольцевая камера (Л соединена через регенераторы с теплообменником о