Удосконалення газової холодильної машини Стірлінга для одержання помірного холоду
Вантажиться...
Дата
2018-06-21
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
ОНАХТ
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.14 - Холодильна, вакуумна та компресорна техніка, системи кондиціювання.
Дисертація присвячена удосконаленню газової холодильної машини Стірлінга призначеної для одержання холоду в діапазоні помірних температур від 0° до -100°С за рахунок структурної оптимізації. Запропоновано принципово нова роторно-лопатева конструкція газової холодильної машини. Розроблена і представлена модель роторно- лопатевої газової холодильної машини з використанням комп'ютерного моделювання. Розроблено математичну модель робочого процесу в РЛГХМ у вигляді диференціальних рівнянь. Розбіжності в отриманих результатах теоретичних і комп'ютерних даних не більше 5%, що свідчить не тільки про якісну збіжність даних, але і про кількісну. Проведено дослідження впливу режимних і конструктивних параметрів на характеристики РЛГХМ в діапазоні помірних температур охолодження. Показано, що при однаковій холодопродуктивності 12 кВт, ефективність РЛГХМ у порівнянні з поршневими ГХМ Стірлінга, що серійно випускаються вище на 15%. За масовими характеристиками РЛГХМ менше в 2,5 рази. Такі добрі показники можна підтвердити габаритними характеристиками РЛГХМ, які складають 510ммх560ммх300мм (ДхШхВ). Виконаний аналіз процесів роботи РЛГХМ при використанні різних робочих тіл (гелій, азот, метан) показав, що при заміні гелію в РЛГХМ азотом холодопродуктивність стала менше на 30%, а максимальне значення є - менше на 6% ніж для гелію. При використанні метану холодопродуктивність знизилась більш, ніж на 9% у порівнянні з гелієм. Розроблено, досліджено та оптимізовано теплообмінне обладнання для РЛГХМ. Виконано оцінку життєвого циклу РЛГХМ. Проаналізовано вплив на навколишнє середовище. Було визначено, що виробництво монтаж і експлуатація, а також утилізація РЛГХМ завдає на 37% менше шкоди навколишньому середовищу в порівнянні з ГХМ Стірлінга SРC-1.
The thesis for candidate of science degree by specialty 05.05.14 - Refrigerating, vacuum and compressor technique, air conditioning systems. The dissertation is devoted to the improvement of the Stirling gas refrigerating machine designed for obtaining moderate cold in the range at moderate temperatures from 0° to -100°С due to structural optimization. A fundamentally new rotary-vane design of a gas refrigerating machine is proposed. The model of rotary-vane gas refrigerating machine with the use of computer simulation is developed and presented. The mathematical model of the working process in the RVGRM in the form of differential equations is developed. Differences in the results of theoretical and computer data are not more than 5%, which indicates not only the qualitative convergence of data, but also the quantitative. The study of the influence of regime and structural parameters on the characteristics of RVGRM in the range of moderate cooling temperatures was carried out. It has been shown that with the same cooling efficiency of 12 kW, the efficiency of RVGRM in comparison with the piston Stirling gas refrigerating machine, which is serially produced higher by 15%. By mass characteristics RVGRM is less than 2.5 times. Such good indexes can be confirmed by the dimensional characteristics of RVGRM, which make up 510mmx560mmx300mm (LxWxH). The analysis of the processes of RVGRM at the use of different working fluids (helium, nitrogen, methane) is carried out. It was shown that when replacing helium in RVGRM with nitrogen, the cooling capacity was less by 30%, and the maximum value ɛ - less by 6% than for helium. When using methane, cooling capacity decreased by more than 9% compared to helium. Heat-exchange equipment for RVGRM has been developed, investigated and optimized. An estimation of life cycle of RVGRM is carried out. The influence on the environment is analyzed. It was determined that the production of assembly and operation, as well as the utilization of RVGRM, caused 37% less damage to the environment compared to the Stirling gas refrigerating machine SPC-1.
The thesis for candidate of science degree by specialty 05.05.14 - Refrigerating, vacuum and compressor technique, air conditioning systems. The dissertation is devoted to the improvement of the Stirling gas refrigerating machine designed for obtaining moderate cold in the range at moderate temperatures from 0° to -100°С due to structural optimization. A fundamentally new rotary-vane design of a gas refrigerating machine is proposed. The model of rotary-vane gas refrigerating machine with the use of computer simulation is developed and presented. The mathematical model of the working process in the RVGRM in the form of differential equations is developed. Differences in the results of theoretical and computer data are not more than 5%, which indicates not only the qualitative convergence of data, but also the quantitative. The study of the influence of regime and structural parameters on the characteristics of RVGRM in the range of moderate cooling temperatures was carried out. It has been shown that with the same cooling efficiency of 12 kW, the efficiency of RVGRM in comparison with the piston Stirling gas refrigerating machine, which is serially produced higher by 15%. By mass characteristics RVGRM is less than 2.5 times. Such good indexes can be confirmed by the dimensional characteristics of RVGRM, which make up 510mmx560mmx300mm (LxWxH). The analysis of the processes of RVGRM at the use of different working fluids (helium, nitrogen, methane) is carried out. It was shown that when replacing helium in RVGRM with nitrogen, the cooling capacity was less by 30%, and the maximum value ɛ - less by 6% than for helium. When using methane, cooling capacity decreased by more than 9% compared to helium. Heat-exchange equipment for RVGRM has been developed, investigated and optimized. An estimation of life cycle of RVGRM is carried out. The influence on the environment is analyzed. It was determined that the production of assembly and operation, as well as the utilization of RVGRM, caused 37% less damage to the environment compared to the Stirling gas refrigerating machine SPC-1.
Опис
Трандафілов, В. В. Удосконалення газової холодильної машини Стірлінга для одержання помірного холоду [Текст] : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 05.05.14 "Холодильна, вакуумна та компресорна техніка, системи кондиціювання" / Трандафілов Володимир Володимирович ; наук. кер. М. Г. Хмельнюк ; Одес. нац. акад. харч. технологій. – Одеса : ОНАХТ, 2018. – 22 с.
Ключові слова
екологічна безпека, енергетична ефективність, газова холодильна машина Стірлінга, роторно-лопатева газова холодильна машина, масогабаритні характеристики, математична модель, життєвий цикл, экологическая безопасность, энергетическая эффективность, газовая холодильная машина Стирлинга, роторно-лопастная газовая холодильная машина, массогабаритные характеристики, математическая модель, жизненный цикл, ecological safety, energy efficiency, Stirling gas refrigerating machine, rotary - vane gas refrigerating machine, mass-dimensional characteristics, mathematical model, life cycle