состояния в парожидкостное и обратно и характеризуемые текущим
(
х
)
или интегральным (
х
д
)
значением степени сухости рабочего веще-
ства. В табл. 3 приведены результаты численного анализа работы пря-
моточной детандерной ступени с объемом входной полости
V
вх
→ ∞
и с конечным объемом
V
к
выпускной камеры, который варьировал-
ся в диапазоне
V
пол
/
V
h
= 50
. . .
500
%
при постоянных диаметре
d
вых
и длине
L
вып.тр
выпускного трубопровода. Ступень укомплектована
самодействующим нормально открытым впускным клапаном с вмон-
тированными в седло толкателями, срабатывающими в случаях суще-
ственного понижении текущего давления рабочего вещества в начале
процесса обратного сжатия (
р
5
0
р
к
)
,
обусловленного колебательны-
ми процессами в выпускном тракте детандера.
Анализ результатов численного эксперимента, приведенных
в табл. 3, позволяет сделать следующие выводы:
1.
При заданных в табл. 1 режимных параметрах и свойствах рабо-
чего вещества его конечная температура на выходе парожидкостного
детандера остается постоянной и равной
Т
к
=
Т
к
.
s
во всем рассмо-
тренном диапазоне соотношений объемов выпускной полости (
V
вып
)
и
цилиндра (
V
h
).
2.
При различных сочетаниях
d
вых
,
L
вып.тр
и
V
вып
возможно суще-
ствование ряда вариантов исполнения выпускного тракта, близких к
оптимальному, при гармониках колебаний, различающихся по частоте
и амплитуде.
Оптимальным вариантам выпускного тракта, помеченным звездоч-
кой, как и предполагалось, соответствуют минимальные давления в
цилиндре в момент закрытия выхлопных окон
р
5
= 0
,
5
±
0
,
1
МПа при
выполнении условия
р
5
р
к
= 0
,
6
МПа.
В настоящем исследовании при
С
2
= 0
,
246
,
L
вып.тр
= 295
мм и
d
вых
= 20
мм оптимальными можно считать варианты с относитель-
ным объемом выпускной полости
V
вып
= 75
% (
№
гарм
= 3
)
и 200%
(
№
гарм
= 2
),
в которых достигается максимальный изоэнтропный КПД
η
S
= Δ
h
н-к
/
Δ
h
н - к
.
s
= 0
,
88
в сочетании с максимальным расходом ра-
бочего вещества
ˉ
m
= 241
±
3
кг/ч, превышающим на 21,9% массовый
расход детандера при отсутствии колебаний давления в выпускном
тракте (см. табл. 3, столбец
V
вып
=
∞
)
.
В оптимальных вариантах снижение давления в точке 5 рабочего
цикла
р
5
↓
влечет за собой незначительное уменьшение величины
h
к
↓
,
что приводит к приращению разности энтальпий
↑
Δ
h
н- к
=
h
н
−
h
к
↓
и, соответственно, к увеличению изоэнтропного КПД детандера
η
S
(
на
3,9%)
по сравнению с вариантом без колебаний давления на входе и
выходе ступени.
138
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012