Криогенные машины

Учебное пособие: ОмГТУ, 2007. 216 с.Определение и назначение криогенных машин.
Детандеры.
Общие сведения и классификация детандеров.
Эффективность работы детандеров и критерии их оценки.
Границы и области преимущественного применения поршневых и турбодетандеров.
Краткая история развития поршневых и турбодетандеров.
Поршневые детандеры.
Принцип работы, основные элементы и классификация поршневых детандеров.
Диаграммы поршневых детандеров с клапанным газораспределением и принудительным приводом клапанов.
Основные характеристики и параметры рабочего процесса клапанного поршневого детандера.
Построение рабочей диаграммы клапанного детандера и определение основных конструктивных размеров цилиндро – поршневой группы.
Механизмы газораспределения клапанных детандеров с принудительным приводом клапанов.
Бесклапанные детандеры.
Рабочая диаграмма и принцип действия бесклапанного детандера.
Построение рабочей диаграммы и определение основных конструктивных размеров бесклапанных детандеров.
Детандеры со смешанным газораспределением.
Принцип действия и кинематическая схема детандера со смешанным газораспределением.
Построение рабочей диаграммы и определение основных конструктивных размеров детандера со смешанным газораспределением.
Определение температур в рабочем процессе поршневого детандера.
Теплообмен в рабочем процессе поршневого детандера.
Влияние утечек газа на эффективность работы детандера.
Термодинамическая эффективность различных рабочих процессов в поршневых детандерах.
Рекомендации по выбору и конструированию поршневых детандеров c различным механизмом газораспределения.
Турбодетандеры.
Принцип действия турбодетандера и его основное назначение.
Основные элементы турбодетандера и их назначение.
Классификация турбодетандеров.
Схемы плоских прямолинейной и круговой решеток профилей лопаток и их основные характеристики. Треугольники скоростей.
Кинематика потока газа в проточной части турбодетандеров различных типов и их треугольники скоростей.
Турбодетандер центростремительный активного типа.
Турбодетандер центростремительный реактивного типа.
Турбодетандер центростремительный реактивного типа с радиально – осевым колесом.
Осевые турбодетандеры.
Процесс расширения в турбодетандере на диаграмме i-s - энтальпия- энтропия
Степень реактивности и степень активности, коэффициент возврата тепла.
Уравнение энергии для потока газа и параметры торможения.
Уравнение энергии для отдельных элементов и турбодетандера в целом.
Уравнение Эйлера.
Скоростные характеристики в проточной части турбодетандера.
Двумерная модель течения газа через рабочее колесо.
Уравнение движения для двумерного потока газа в относительном движении.
Уравнение движения для двумерного потока газа в абсолютном движении.
Распределение скоростей по нормали к лопаткам рабочего колеса.
Минимальное число лопаток рабочего колеса. Минимальное число лопаток рабочего колеса.
Некоторые выводы из двумерной модели течения газа.
Изоэнтропийное истечение газа из простых и сверхзвуковых сопел направляющего аппарата.
Изоэнтропийное истечение газа из комбинированного сопла.
Изоэнтропийное истечение газа из суживающегося сопла.
Критические параметры.
Изоэнтропийное истечение газа из комбинированного сопла.
Расширение газа в соплах с косым срезом.
Газодинамические функции.
Истечение газа с трением.
Методика расчета площадей сечений, параметров потока СА при идеализированном газе при течении с трением.
Пример первого этапа расчета СА.
Расчет параметров состояния, площадей и скорости потока в узком сечении при течении с трением реального газа.
Основные типы сопловых аппаратов.
Определение угла выхода потока из соплового аппарата.
Типы рабочих колес.
Уравнение для гидравлического КПД или КПД проточной части турбодетандера.
Уравнение степени реактивности и приведенной окружности скорости.
Основы приближенного подобия и моделирования расширительных турбодетандеров.
Условия приближенного подобия турбодетандера.
Особенности конструирования низкотемпературных турбодетандеров.
Материалы, применяемые при конструировании турбодетандеров.
Регулирование холодопроизводительности турбодетандеров.
Турбодетандерные агрегаты.
Отбор мощности от турбодетандера.
Детандер – нагнетательные (ДНТА) и детандер - компрессорные (ДКТА) турбоагрегаты.
Газовые криогенные машины (ГКМ.
Краткая история развития газовых криогенных машин (ГКМ).
Схемы и циклы ГКМ.
Идеальный цикл Стирлинга с регенерацией тепла и прерывистым движением поршней.
Цикл Стирлинга с гармоническим движением поршней.
Теория Шмидта.
Конструктивные схемы машин Стирлинга.
ГКМ со свободными вытеснителями.
ГКМ с газовыми вытеснителями.
ГКМ с внешним источником сжатого газа.
Теплоиспользующие ГКМ.
Многоступенчатые ГКМ.
Теплообменные аппараты ГКМ.