Рис. 1. Схематизация конструкции и рабочих процессов прямоточной ступени
детандера
рабочий цикл (
M
ц
)
и в единицу времени (
ˉ
m
)
определяется уравнени-
ями:
M
ц
=
M
3
−
M
5
0
≈
M
2
−
M
5
0
(1)
и
ˉ
m
=
М
ц
n,
(2)
где
М
2
,
M
3
и
M
5
0
—
массы газа в цилиндре в процессе расширения
(
М
2
≈
М
3
)
и в момент закрытия выхлопных окон (
M
5
0
)
на обратном
ходе поршня;
n
—
частота вращения вала.
Предварительный расчетный анализ показал, что колебания давле-
ния на входе в детандер при продолжительности процесса наполнения
τ
1
−
2
С
2
=
S
2
/
S
п
=
const не приводят к существенному измене-
нию отношений давления в процессах расширения (
р
2
/
р
3
)
и выхлопа
(
р
3
/
р
4
)
и масс газа в точках 3 и 5 рабочего цикла, а следовательно, не
способствуют заметному изменению массового расхода
ˉ
m
и конечной
температуры газа
Т
к
за детандером.
В случае колебаний давления в выпускном тракте картина меняет-
ся качественно: при определенных сочетаниях длины
l
тр
и диаметра
d
выпускного трубопровода и объема выпускной камеры
V
к
можно до-
биться выполнения условия
р
5
0
р
к
.
При одинаковой продолжитель-
ности процесса наполнения массы газа в точках 2 и 3 рабочего цикла
сохраняются (
М
2
≈
М
3
=
const), а масса газа, остающаяся в цилиндре
в конце процесса вытеснения, снижается до
М
5
0
=
f
(
р
5
0
↓
)
,
что ведет
к увеличению производительности детандера
ˉ
m
= (
M
3
−
M
5
0
↓
)
n
и
130
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012