Регенератор

СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 695067 1)5 Г 25 В 9/00 ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЗО ЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС М 44хнический институтий, А,С, Яцковский, Вйлов и А,Е, Якименко тносится к крио ретения - интен ообмена в реген одержит корпус оасположенную геннои ификараторе и теп- корпу(21) 4704519/06(57) Изобретение отехнике, Цель изобция процесса теплКГМ, Регенератор слоемкую насадку 3,р. Криогенные газовы остроение, 1982, с. 213 се 1, причем насадка 3 выполнена в форме втулки из трехслойного материала, свернутого по спирали Архимеда. Первый слой представляет собой ленту из тонкого материала с низким казффициентом теплопроводности, второй слой 5 - систему полос, выполненных из материала с высокой удельной теплоемкостью и разделенных зазорами в направлении, перпендикулярном оси регенератора, а третий слой - систему проставок, расположенных на полосах второго слоя и разделенных между собой каналами, расположенными в направлении продольной оси регенератора, 3 ил.ента теплоотдачи рекомендуют приближенное соотношение где Рг - число Прандтля;ж, с - индексы, относящиеся соответственно к газу и стенке, т.е. для каналов с весьма большим отношением длины канала к величине щелевого зазора; величина йцж становится постоянной во всем диапазоне числа Ве, характеризующих ламинарное течение газа,Следует вывод, что в регенераторе, состоящем из большого числа узких прямолинейных каналов, например кольцевых щелей, интенсивность теплоотдачи в интервале чисел Рейнольдса, характерных для КГМ(йе200), будет значительно выше, чем в сетчатых или насыпных насадках.Целью изобретения является интенсификация процесса теплообмена в регенераторе КГМ.Указанная цель достигается тем, что насадка в форме втулки имеет множество слоев при образовании ее стенки из тонколистового материала типа фольги с располокением каждого слоя по спирали Архимеда и усгановлена в полости корпуса, причем тонколистовой материал имеет низ-. кий коэффициент тецлопроводности, кроме того, на одной стороне поверхности этой фольги напылен через трафарет с щелевыми прорезями слой металла с высокой удельной теплоемкостью и через перфорированный трафарет - второй слой металла,при этом второй слой расположен таким Образом, что Обеспечивает увеличение общей высоты напыленных газов и образует взаимно перпендикулярные просветы в этих слоях, на первом слое ширина просвета составляет 1/10 част от напыленного слоя, а на втором слое ширина просвета равна ширине напыленного слоя и с симметричным расположением на напыленном первом слое, причем первый напыленный слой имеет поперечное расположение относительно продольной оси регенератора,На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый регенератор; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг, 3 - участок развертки насадки регенератора.Регенератор состоит из корпуса 1, сердечника 2, поверхность которого имеет форму спирали Архимеда и насадки 3. Насадка 3 представляет собой фольгу, выполненную трехслойной. Первый слой представляет собой тонкую ленту 4, которая является под 50 (",", Ь О) - сумма потерь холодопроизводительности, вызванных несовершенством работы всех узлов машины, кроме регенератора, а также потерь, вызванных газораспределением в реальной машине;55 5 10 15 20 25 30 35 40 ложкой для 2 и 3 слоев, Второй слой цо;1 дставляет систему полос 5, выполненный из материала с высокой удельной тецлоомкостью и рзделенных между собои каналами в нацравчении, перпендикугярном продольной оси регенератора. Второи слой .-в- ляется по сути теплоаккумулирующей массой, Третий слой состоит из просадок 6. высотой д расположенных на полосках 5, и служит собственно для организации системы кольцевых щелей, шириной д . Лента 4 выполнена из материала с низким коэффициентом теплопроводности и ее толщина составляет 3 - 5 мкм, Это необходимо для снижения теплопритока по насадке. С этой же целью мекду полосами 5 организованы каналы. позволяющие разорвать тепловой мост, состоящий из 2 слоя, При таком конструктивном решении потери от теплопри 1 ака по насадке в предлагаемом регенераторе не будет превышать аналогичные потери в ц рототипе. Таким образом предлагаемый регенератор более эффективен по срагнению с прототипом. Отметим также, что в качествс материала полос 5 может служить медь или бронза, если КГМ (или ее ступень) работает в интервале температур 300 - 50 К, При температуре ниже 50 К материалом полос мо жет слухить свинец,Регенератор работает следующим Обраэом.Во время "теплого" дутья газ проходит по щелевым каналам, шириной и Отдас г т:.п ло насадке 3, охлаждаясь цри этом, БО вр- мя "холодного" дутья газ. проходя по щелевым каналам нагревается. Отбирая у насадки тепло. аккумулированное ею за время "теплого" дутья.Термодинамический КГЦ криогенной газовой машины (КГМ) вычисляется по зави- симости где Гхт - холодопроизводительность теоретического цикла машины; Л Ор - потери холодоцроизводительности, сызванные несовершенством работы регенеГатора; 4 х мощность привода компоессора;( , Л И) - суммарная мощность, необходимая на преодоление трения и гидравлических сопротивлений в вытеснительном узле без учета регенератора; 5Лйр - мощность, необходимая для компенсации гидравлического сопротивления собственно регенератора;Т 0 и Тх - температуры на теплом и холодном концах регенератора соответственно. 10Потери в регенераторе Ор определяютСя из следующего выражения: Л Ор = ЛО Н 1 + Л О Н 2 + Л О НЗ + ЛОр,г + Л Орос,(2)где ЛО н 1; ЛО нг, ЛО нз; ЛО Ро, Ьарос - поТери от несовершенства теплообмена газа с насадкой, от осевого теплового потока по насадке и стенкам корпуса: от регенератив ного теплообмена газа со стенкой, от гидравлического сопротивления насадки, от теплопритоков из окружающей среды к реГенератору,Замена системы криволинейных кана лов системой прямолинейных каналов позволит значительно уменьшить слагаемое, оставляя при этом неизменным Орг(так как гидравлическое сопротивление остается прежним), а также ЛО Н, и ЛОрос, ко- З 0 торце вносят очень незначительный (3-50 Д) вклад в ЛС, Слагаемое ЛО Н 2 визвестных регенераторах (с сетчатой или насыпной насадкой) также составляет малую долю в Л Ор . Поэтому в предлагаемом регенераторе предусмотрены меры (выполнение 1 слоя фольги в виде тонкой ленты из материала с низким коэффициентом теплопроводности, выполнение 2 слоя фольги в видекГ; полос, разделенных зазорами в направле- ф нии, перпендикулярном газовому потоку), позволя,ощие оставить слагаемое ЛОн 2 неизменным.Таким образом, можно констатировать, что замена известной насадки (сетчатой или насыпной) на заявляемую позволит значительно снизить тепловые потери в регенераторе КГМ (другими словами, повысить эффективность регенератора), а так как при этом все остальные виды потерь (включая главным образом, гидравлические подбери в регенераторе) в КГЧ остаются на прежнем уровне и учитывая, что потери от несовершенства теплообмена газа с насадкой могут составлять до 904 располагаемой холодопроизводительности машины, можно утверждать, что такая замена позволит значительно повысить термодинамический КПД КГУ. Формула изобретения Регенератор криогенной Газовой машины, содерхащий корпус и расположенную в нем насадку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена, насадка выполнена в виде втулки из трехслойного материала, расположенного по спирали Архимеда, при этом первый слой представляет собой ленту, выполненную из материала с низким коэффициентом теплопроводности, второй слой представляет собой систему полос, выполненных из материала с высокой удельной теплоемкостью и разделенных между собой зазорами в направлении, перпендикулярном продольной оси регенератора. а третий слой представляет собой систему проставок, расположенных на полосах второго слоя и разделенных между собой каналами в направлении продольной оси регенератора,Редак Корректор А.Осауленк роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина 1 ТиражПИ Государственного комитет113035, Москва,Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР35, Раушская наб., 4/5