Стирлинга холодильный цикл

Машина Филипс . Машина Филипс представляется наиболее совершенным типом ГХМ как по своему рабочему циклу, так и по весьма удачному техническому решению. В основе действия ГХМ Филипс лежит термодинамический цикл, предложенный в 1816 г. шотландцем Стирлингом. Этот цикл нашел применение в тепловых двигателях, широко применявшихся в XIX в. Давно было известно о возможности создания холодильной машины на базе такого цикла, однако удачно технически эта идея была воплощена в жизнь Келером и Йонкерсом в ГХМ Филипс лишь в 1954 г. Основные элементы машины, осуществляющие этот цикл, следующие (рис. 28) цилиндр, поршни Л и S, регенератор R (расположен в средней части цилиндра), теплообменники Eq и Ее (осуществляют тепловой контакт между полостью цилиндра и внешней средой). Правая часть цилиндра имеет температуру окружающей среды Т , левая часть — температуру охлаждения Т . В цикле осуществляются следующие четыре процесса (см. рис. 28). [c.71]

Цикл газовой регенеративной холодильной машины ХГМ (обратный цикл Стирлинга). Этот цикл положен в основу холодильной машины фирмы Филипс (Голландия). [c.301]

Принципиальная конструктивная схема такого насоса представлена на рис. 2-24 [2-24, 2-25], где в качестве криогенератора служит двухступенчатая газовая холодильная машина, работающая по циклу, идеальным прототипом которого является холодильный цикл Стирлинга. Криогенератор выполнен по схеме с вынесенным дифференциальным вытеснителем 6 и встроенным двигателем 15 мощностью 2,2 кВт. Компрессорный поршень 18 имеет диаметр 70 мм, ход поршня 30 мм. Диаметр вытеснителя первой ступени 40 мм, второй—30 мм. Ход вытеснителя 8 мм. Компрессорный поршень и вытеснитель, расположенный в тонкостенном цилиндре 7, приводятся в движение шатунами, расположенными на эксцентриковых втулках 17 и 2 вала 16, число оборотов которого составляет 1440 в минуту. Картер 1 криогенератора через вентиль 4 заполняется рабочим газом (Не) под давлением 1,6—2 МН/м . В данной конструктивной схеме криогенератора в вакуумной полости имеется только одно герметичное разъемное соединение, расположенное в теплой зоне между фланцем тонкостенного цилиндра 7 и верхней плитой картера 1. [c.90]

Схема устройства, в котором теоретически можно осуществить полностью совмещенный холодил ный цикл (обратный цикл Стирлинга, или цикл Кирка-Стирлинга), показана на фиг. 1. Пространство, в котором находится рабочее тело (холодильный агент), ограничено цилиндром 1 и двумя поршнями — компрессорным 2 и детандерный 3. В рабочем пространстве расположен регенератор 4, отделяющий полость сжатия 5 от полости расширения 6. В теоретическом цикле процессы в полостях сжатия и расширения протекают изотермически — соответственно при температуре окружающей среды То, с. и на температурном уровне Т , на котором производится и потребляется холод. Теплообменники 7 (холодильник) и 8 (конденсатор) обеспечивают внешний энергообмен рабочего тела в тепловой форме, а поршни — в механической. Энергетический баланс рассматриваемого устройства [c.166]

Как известно из теории регенеративных холодильных циклов, при малых степенях сжатия, примерно до 2,5, особенно важно предельно снизить Необратимые потери, обусловленные теплообменом при конечных температурных напорах. Включение же аппаратов в цикл Стирлинга неизбежно связано с появлением дополнительного мертвого объема, что отрицательно [c.179]

Рис. 3.6. Холодильный цикл Стирлинга. К — регенератор.

Для получения криогенных температур при небольшой хладопроизводительности используются газовые холодильные машины (ГХМ), работающие по обратному циклу Стирлинга без совершения внешней работы [28]. [c.281]

При применении газовой холодильной машины, работающей по циклу Стирлинга, холодопроизводительность идеальной машины определится процессом изотермического расширения [c.57]

Весьма перспективна разработка крионасосов на базе газовых холодильных машин. Применение указанных криогенных систем открывает большие возможности в создании малогабаритных, автономных и эффективных устройств откачки. Причем для этих целей могут быть использованы как машины, работающие по обратному циклу Стирлинга, так и машины, построенные по принципу низкотемпературного теплового насоса. [c.110]

Вычисление холодопроизводительности, расхода энергии и холодильного коэффициента, выполненное для схематизированного цикла (цикл Стирлинга), теперь может быть произведено и для цикла с гармоническим движением поршней. Из сказанного выше видно, что при соответствующих обозначениях расчеты во многом совпадают с проделанными ранее расчетами для воздушного теплового двигателя [1]. Приняты следующие обозначения [c.18]

При разработке конструкции холодильно-газовой машины, работающей по обратному циклу Стирлинга, предпочтение было отдано схеме с вытеснителем, шток которого проходит через основной поршень(фиг. 3, а). По мнению специалистов фирмы Филипс, эта схема обладает известными преимуществами. Действительно, благодаря тому, что разность давлений по обе стороны вытеснителя невелика, холодную полость легко уплотнить кроме того, вытеснитель работает с малым трением, что способствует уменьшению механических потерь в машине. [c.169]

Основу рабочего процесса ХГМ составляет так называемый обратный цикл Стирлинга . Впервые основная идея процесса — разместить теплообменные поверхности для тепловой связи с источниками теплоты высокого и низкого потенциала, а также регенератор, внутри поршневого пространства машины — была предложена Р. Стирлингом еще в 1816 г., т. е. еще до работы С. Карно. Запатентованный Стирлингом двигатель внешнего сгорания, работавший на горячем воздухе, содержал все элементы, необходимые для реализации цикла. В 1834 г. Д. Гершель указал на возможность использования цикла Стирлинга для получения холода. Несмотря на то, что отдельные реализованные образцы, в частности двигатель Д. Эриксона (1833 г.) и холодильная машина А. Кирка (1863 г.), работали достаточно успешно, в развитии машин с совмещенным замкнутым циклом наступил почти столетний перерыв. Эти машины родились слишком рано и незаслуженно были 160 [c.160]

Этот цикл, предложенный Стирлингом в 1816 г. как силовой, в 1834 г. Гершелем был использован в качестве холодильного. Сотрудниками фирмы Филипс (Голландия) на базе этого цикла была разработана эффективная криогенная машина, в ряде публикаций названная машиной Филипса . [c.64]

Криогенные устройства с малой холодильной мощностью (микрокриогенная техника). Для повышения эффективности некоторых радиоэлектронных устройств необходимо Их охлаждать до низкой температуры. Поскольку эти устройства весьма миниатюрны, требуемая холодильная мощность мала — несколько ватт и меньше. Для этой цели оказались удобными миниатюрные криогенные устройства, работающие как по дроссельным и детандер-ным схемам, так и по обратному циклу Стирлинга, одноступенчатые и двухступенчатые [45, 46]. В таких машинах получение температур 30—40 К обеспечивается одноступенчатой машиной. Для получения температур 20 К и ниже необходимы двухступенчатые машины. [c.66]

Рис. 2.18. Холодильная машина по циклу Стирлинга.

Использование регенераторов в,газовых холодильных машинах рассмотрим на примере установки, работающей по обратному циклу Стирлинга (рис. 3.6). [c.164]

Для сжижения неона может быть применена двухступенчатая газовая холодильная машина, работающая по обратному циклу Стирлинга [55]. [c.164]

Криогенные газовые машины нашли применение благодаря высокой компактности и эффективности. Наиб. распространены машины, работающие по идеальному холодильному циклу Стирлинга, а также по циклу Гиффорда - Мак-Магона. В холодильном цикле Стирлинга (рис. 15) два поршня движугся в цилицдре прерывисто со сдвигом по фазе. Между поршнями размещен регенератор Р, к-рый делит рабочую полость на теплую и холодную части. Газ изотермически сжимается (процесс 1-2), параллельным движением поршней изохорно перемещается через регенератор (процесс 2-3) и охлаждается до т-ры Г,. Затем за счет движения правого поршня газ расширяется, его т-ра снижается и от охлаждаемого тела к нему подводится теплота (процесс 3-4). Поршни параллельно сдвигаются влево, холодный газ изохорно перемещается через регенератор, охлаждая его, и процесс повторяется. [c.306]

Криогенераторы работают по принципу обратного цикла Стирлинга или холодильных циклов Джиффорда— Мак-Магона и Такониса и отличаются тем, что рабочее тело совершает свой цикл, оставаясь в газовой фазе. Насосы с криогенераторами более экономичны, так как здесь холод используется непосредственно в месте его получения. [c.90]

Идеальный цикл Стирлинга из двух изотерм и двух изохор можно мысленно осуществить лишь в чрезвычайно идеализированной модели процесса, рассмотренной выше (см. рис. 1). Первый же шаг в развитии этой модели, направленный к ее сближению с реальным холодильным циклом ХГМ и состоящий в учете объема регенератора Уг, приводит к существенным отклонениям от идеального цикла Стирлинга. Процессы переталкивания газа через регенератор нельзя, строго говоря, считать изохорными. Для описания процессов в отдельных частях машины нужно применять соотношения термодинамики тел переменной массы. Однако при обратимом протекании всех процессов в рассматриваемой теоретической модели нет необходимости каждый раз вычислять = ф р с Уе и = ф Р Ус с тем, чтобы доказать очевидный результат т) = 1, каков бы ни был характер теплообмена в регенераторе (изохорический, изобарический или иной). Существенно лишь, чтобы были обеспечены условия для обратимого теплообмена, в том числе в регенераторе. [c.168]

Развитие современных отраслей машиностроения поставлю ряд новых задач перед создателями миниатюрных газовых криогенных машин (ГКМ), работагацих по циклу Стирлинга. К этим машинам предь-являютсв специальные требования в связи с их применением. ГКЫ должны иметь высокий холодильный коэффициент и механический КПД, минимальный вес, габариты и максимально возможный ресурс работы. Поэтому кинематический и динамический синтез механизмов должен производиться с учетом этих требований. [c.32]

Для получения низких температур может быть использован идеальный (обр 1тимый) цикл Стирлинга, термодинамически эквивалентный циклу Карно. Этот цикл состоит из диух изотерм и двух изохор (рис. ХУП-19) и положен в основу холодильной машины фирмы Филипс , схема устройства и работы которой показаны на рис. XVI1-20. [c.675]

Заслуга разработки каскадного метода принадлежит, по-видимому, Р. Ппкте, который в 1877 г. осу ществил первую каскадную холодильную установку, работавшую на двух рабочих телах — SO2 и СО2 Регенерация применительно к прямому циклу была изобретена Р. Стирлингом в 1816 г., а к обрат-ному — в 1857 г. В. Сименсом. [c.17]

Последние годы в криовакуумной технике расширяется применение газовых холодильных машин (ГХМ). Это связано с тем, что ГХМ компактны и обладают высокой эффективностью. Существует большое число разных типов поршневых ГХМ, однако наибольшее распространение получили системы, работающие по обратному циклу Стирлинга и по циклу низкотемпературного теплового насоса. [c.101]

Цикл из двух адиабат и двух изобар для источников с постоянной температурой дает, как указывалось, большие необратимые потери. Такие потери значительно снижены в регенеративном цикле Стирлинга, который состоит из двух изотерм и двух изохор (рис. 28,а и б). Благодаря отводу тепла по изотерме 3—4, а не по изобаре 3 —4 (рис. 28, е) необратимые потери сокращаются на величину, соответствующую площади 3—3 —4. Аналогично снижены потери и при отдаче тепла по изотерме 1—2 источнику с высокой температурой. По такому циклу работает газовая машина Филипса. Теоретически этот цикл имеет такой же холодильный коэффициент, как и цикл Карно для тех же температурных источников. [c.65]

Основные циклы и их изображение в диаграмме Т—5. К основным циклам, по которым работают газовые холодильные машины, относятся обратный цикл Стирлинга, Гиффорда—Мак-Магона и Вюлемье—Т акониса. [c.158]

В последние годы созданы различные варианты холодильно-газовых машин (ХГМ), работающих по циклу Стирлинга [6, 17]. Эффективность этих машин очень Бысока их используют как холодильные устройства для ожижения газов по методам, основанным на первом идеальном процессе ожижения. Однако область применения ХГМ, являющихся поршневыми машинами, ограничена установками малой и средней производительности, [c.44]

Изучение потерь и отыскание путей для их сокращения — одна из основных задач в области ХГМ. С этой задачей столкнулись сотрудники фирмы Филипс (Голландия) X. Риниа и Ф. дю Пре, которые в 1938—1944 гг. работали над созданием малогабаритного электрогенератора для питания радиоаппаратуры мощностью околО 1 кет. Попытка использовать цикл Стирлинга привела к неожиданному результату. Опытный образец работал в качестве двигателя далеко не блестяще. Однако было замечено, что при использовании генератора в качестве электродвигателя головка машины интенсивно охлаждается. В 1945 г. на базе этого образца удалось получить температуру жидкого воздуха 83 °К [64]. Ныне холодильные газовые машины образуют одно из новейших направлений развития криогенной техники. [c.162]

В гелиоэнергетической установке с двигателем Стирлинга параболическое зеркало концентрирует солнечные лучи и направляет их в поглощающую полость двигателя. Порщни совершают возвратнопоступательное движение с частотой, определяемой конструкцией двигателя. Генератор вырабатывает электрическую энергию заданных параметров в зависимости от ее назначения. Двигатель представляет собой замкнутый цилиндр, наполненный сжатым газом, чаще всего гелием. Этот рабочий газ, расширяясь при нагреве и сжимаясь при охлаждении, приводит в движение поршень и перемещается между холодной и горячей полостями внутри двигателя. Газ действует и как пружина, останавливая поршни в крайних положениях и толкая их обратно. При исходном положении рабочего поршня газ течет из расширительной горячей полости через нагревательные трубки, в которых нагревается аккумулированным солнечным теплом. Затем он проходит через регенератор, которому отдает часть своего тепла, и далее через сребренный теплообменник, где еще больше охлаждается перед входом в холодную компрессионную полость. Ребра теплообменника охлаждает циркулирующая вода в трубках теплообменника она испаряется и снова конденсируется. Мембранный воздушный насос работает синхронно с циклом двигателя он нагнетает воздух, который охлаждает холодильные трубки с водой и генератор переменного тока. Генератор состоит из статорной обмотки и постоянного магнита на поршне-вытеснителе двигателя. При каждом ходе поршня магнит изменяет магнитное поле около статорной обмотки, в ней индуцируется электрический ток. В России разработан рабочий проект солнечной электростанции комбинированного типа с солнечными батареями и двигателем Стирлинга общей мощностью до 5 МВт. Для сооружения СЭС выделена территория на Кавказских Минеральных водах в районе г. Кисловодск рядом с первой в России гидростанцией, построенной на реке Подкумок в 1903 г. [c.312]

Цикл Стирлинга интересен что все процессы в нем обра а внешний теплообмен про изотермически, откуда следуез идеальный цикл Стирлинга 1 КПД идеального цикла Карно же относится и к холодильной шине и тепловому насосу, раб( щему по циклу Стирлинга. [c.32]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология