SU1665791A1

SU1665791A1 - Способ адиабатического сжати газа

Info

Publication number: SU1665791A1
Application number: SU884495871A
Authority: SU
Inventors: В.В. Кислых; К.В. Крапивной; В.В. Пучков
Original assignee: Предприятие П/Я М-5539
Priority date: 1988-10-20
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1992-06-30

Abstract

Изобретение относитс к экспериментальной газодинамике н предназначено дл получени высокотемпературного газа при сжатии его в поршнеьых газодинамических установках . Цель изобретени - повышение температуры и количества газа в аккумулирующей емкости при заданной величине максимального давлени газа в емкости сжати . Способ адиабатического сжати газа основан на изоэнтропическом сжатии его, дросселировании и дожатии в аккумулирующих емкост х . Новым в способе вл етс то, что в течение процесса дросселировани давление газ н емкости сжати поддерживают посто нным, дл чего в момент достижени заданного уровн давлени начинают дросселирование газа с определенным расходом, который затем уменьшают линейно по времени . 4 ил.

Description

Изобретение относитс к экспериментальной аэрогазодинамике и предназначено дл получени высокотемпературного газа при сжатии его в поршневых газодинамических установках .

Целью изобретени вл етс повышение температуры и количества газа в аккумулирующих емкост х при заданной величине предельного давлени сжимаемого газа.

Способ адиабатического сжати в аэродинамической установке основан на изоэнтропическом сжатии газа в емкости сжати , дросселировании и дожатии в аккумулирующих емкост х. В течение процесса дросселировани газа давление в емкости сжати поддерживают посто нным, дл чего в мо- .мент достижени заданного уровн давлени , равного 0,3-1,0 от предельного значени , начинают дросселирование газа с расходом, определ емым из выражени

G(0) J2

-Г р Г ч m

(1)

г«е Рмакс

/WQKC

максимальна плотность сжимаемого газа, кг/м3; максимальное давление сжимаемого газа, Па;

m - начальна масса сжимае- - мого газа, кг;

тп - масса поршн , кг;

Ь п - площадь поперечного сечени поршн , м2,

а затем уменьшают расход газа линейно по времени в соответствии с зависимостью

&

35

:л

sj

;о

«0,0(0,0- ),

О

где V(0) - скорость поршн в момент достижени максимального давлени ;

t w врем , отсчитываемое от момента достижени максимального давлени . Нижн граница уровн давлени , равна 0,3 от предельного, определ етс величиной запаса рабочего газа , достаточной дл реализации режима работы установки с минимально необходимым временем режимного истечени газа. Верхн граница диапазона , соответствующа предельному давлению, определ етс прочностными характеристиками конструкции установки .

Дл того, чтобы давление газа в емкости сжати было посто нным при его дросселировании, необходимо ра- веМство расхода перетекающего газа скорости дожати его поршнем

)1W(t)sn,

где plaice максимальна плотность

сжимаемого газа; V(t) - скорость поршн ;

t - врем .

Оптимальным вл етс режим, ког- д а поршень вытесн ет газ из емкости сжати и останавливаетс в ее конце (недоход равен нулю). При этом

mn У PMa«Sn

где С - врем дросселировани газа. А следовательно,-формула дл определени начального расхода газа имеет вид

16657914

(см. фиг. 4) баллон 1 толкающего газа, ствол 2 с размещенным в нем свободным поршнем 3, пусковое устройство 4, форкамеру 5 с аккумулирующими емкост ми 6 и 7 и эапорно-ре- гулирующим 8, обратным 9 и запорно- пусковым 10 клапанами. В выходном ее- чении аккумулирующей емкости 7 уста JQ новлено сопло 11. Узел регулировани площади дроссельного отверсти запор- но-регулирутощего клапана 8 выполнен так, что при его открытии обеспечиваетс расход газа согласно формулам (1) и (2).

15

20

25

30

35

40

Способ реализуетс следующим образом .

В управл ющую емкость эапорно-ре- гулирующего клапана 8 подают опорное давление МПа, ствол заполн ют рабочим газом-ксеноном до давлени ,1 МПа, фиксируют поршень 3 в исходном положении пусковым устройством 4 и заполн ют баллон 1 толкающим газом - воздухом до давлени 8,8 ИПа, По команде открывают пуско- вое устройство 4, и поршень 3 разгон етс толкающим газом. В конце ствола поршень тормозитс рабочим газом, сжима его до давлени 200 МПа. По достижении давлени в емкости сжати , равного опорному давлению в камере клапана 8 ( МПа), последний открываетс . При этом в начальный момент площадь дроссельного отверсти составл ет 5,4 10 м2, что обеспечивает расход рабочего газа G(0) 30 кмоль/с.

По мере движени запорного элемента клапана вправо площадь дроссельного отверсти уменьшаетс линейно по времени со скоростью 12,1 м2/с, обеспечива тем самым регулирование расхода газа в соответствии с зависимостью (2) и при этом поддержива давление газа в емкости сжати посто нным . Процесс дросселировани газа длитс 4,5-5,0 мс. В аккумулирующих емкост х 6 и 7 температура повышаетс за счет неизоэнтропического дожати соответственно до 7300 и 9300 К. После вытеснени практически всего запаса рабочего, газа из емкости сжати (недоход поршн 13 мм, что соответствует объему 2,1б 1СГ3мг) запорный элемент клапана 8 закрывает дроссельное отверстие, а поршень останавливаетс у торца форкамеры 5„

I; W

MOW О

5„,кг/с (2)

45

На фиг. 1а,б представлены расчетные зависимости давлений и температур газа от времени в камере сжати и аккумулирующих емкост х; на фиг.2- эависимости давлени в камере сжати и расхода газа от координаты поршн ; на фиг. 3 - поршнева газодинамическа установка; на фиг. 4 - вариант выполнени узла регулировани проходного сечени дроссельного отвер- сти .

Установка, реализующа предлагаемый способ сжати газа, содержит

5

0

5

0

5

Способ реализуетс следующим образом .

Г, К 10000

7.500. 5000

ОМ

0.33 0,34 , Фиг.1

0.35 0,36 t,C

Р,атп &, к моль/С

2500

7 2000 1500

1000

ЬМ Ш W.b Щб W,8 fttS.O Х,м фиг.1

Claims

Формула изобретения

Способ адиабатического сжатия газа, основанный на изоэнтропическом сжатии, дросселировании и дожатии в аккумулирующих емкостях, отличающийся тем, что, с целью повышениятемпературы и количества газа в аккумулирующих емкостях при заданной величине предельного давления сжимаемого, газа, в течение про^гдеРмаке

- максимальная плотность сжимаемого газа, кг/м³; Рмакс~ максимальное давление ежи маемого газа, Па;

m _г - начальная масса сжимаемого газа, кг;

m_n - масса поршня, кг;

S _п - площадь поперечного сечения поршня, м²;

а затем уменьшают расход газа линейно по времени в соответствии с цесса дросселирования газа давление в емкости сжатия поддерживают постоянным, для чего в момент достижения заданного уровня давления, равного . 0,3...1,0 от предельного значения, начинают дросселирование газа с расходом, определяемым из выражения зависимостью

G(0)=_a2 -M ^mo э !?£ · р л ς ^{Z r}M0KC|^JM0KC η » _G(t)._C(0) где V(0) - скорость поршня в момент достиже'ния давления 1»^; t - время, отсчитываемое от момента достижения давления p„_a(£C.

фиг.З ФигАк