Разработка и исследование ЭГД-насоса для холодильных систем с использованием наружного холода

• Автор: Попов, Леонид Викторович
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 140 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Анализ литературных и патентных источников по использованию наружного холода в схемах холодильных установок
1.1. Выбор и анализ холодильных установок с использованием наружного холода
Е2. Выводы
2. Анализ состояния работ по ЭГД - преобразователям энергии и задачи исследования ЭГД - насоса для холодильных систем
2.1. Введение (Возникновение и развитие ЭГД
- преобразователей энергии)
2.1.1. Принцип действия и физика процессов в ЭГД-нагнетателе
2.1.2.Механизм образования объемного заряда в жидкости
2.1.3. Компановка ЭГД - преобразователей
2.2. Выводы и задачи исследования
3. Расчетная модель и теоретический анализ процессов
в ступени крио -ЭГД - насоса
3.1. Выбор конструктивной схемы и физическая модель процессов в ступени ЭГД - насоса
3.2. Математическая модель процессов в ступени ЭГД - насоса с электродной схемой: эмиттер - тонкостенный цилиндр; коллектор — кольцевой конус
3.2.1. Уравнения движения
3.2.2. Уравнения граничной поверхности (траектории) области объемного заряда
3.2.3. Уравнение профиля канала
3.2.4. У равнение электрического поля
3.2.5. Уравнения внешнего электрического поля
от приложенного напряжения
3.2.6. Осевая составляющая напряженности электрического поля от объемного заряда

3.2.7. Радиальная составляющая напряженности электрического поля от объемного заряда
3.2.8. Уравнение конвективного тока
3.2.9. Общая система уравнений процессов в
ЭГД-насосе
3.3. Теоретический анализ процессов в ЭГД — насосе
4. Экспериментальное исследование крио- ЭГД
- насоса
4.1. Задачи экспериментального исследования
4.2. Экспериментальный образец ступени и стенда для экспериментального исследования
ступени ЭГД - насоса
4.3. Методика экспериментального исследования ступени ЭГД - насоса
4.4. Результаты экспериментального исследования ступе ни ЭГ Д - насоса
4.5. Выводы
5. Разработка и испытание многоступенчатого
ЭГД-насоса
5.1. Конструкция многоступенчатого
ЭГД - насоса
5.2. Экспериментальный стенд для испытания многоступенчатого ЭГ Д - насоса
5.3. Результаты испытаний многоступенчатого
ЭГД-насоса
5.4. Выводы и рекомендации по конструированию крио-ЭГД - насосов с новой системой
электродов
Заключение и выводы
Литература

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ КРИО-ЭГД-НАСОСА ДЛЯ ХОЛОДИЛЬНЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАРУЖНОГО ХОЛОДА
ВВЕДЕНИЕ
Использование наружного холода в зимний и осенне-весенний периоды, когда окружающий воздух имеет относительно низкие температуры, от О С до -30 С, приводит к значительной экономии электроэнергии но сравнению с традиционным производством холода при помощи компрессорной холодильной установки. Особенно важна разработка такой установки в районах Сибири и Крайнего Севера, где производство и подача энергии ограничены, а наружного холода предостаточно.
Как показала практика, работа машинного оборудования, в частности компрессора, при понижении температуры происходит в тяжелых климатических условиях, что приводит к частому выходу его из строя.
Так, наблюдения на мясокомбинате ПХ "Ковалевское" Омской области показали, что за период с февраля 1993г. по март 1994г. зарегистрировано 6 отказов оборудования: из них два связано с поломкой компрессора (стоимость замены - 6000 долл. США) и четыре - с выходом из строя арматуры (редукторы и реле). Анализ состояния оборудования, проведенный в августе-сентябре 1995г. показал, что в системе имеет место повышенный расход масла, перекачиваемого компрессором, что является одной из причин поломок компрессора в зимнее время. Для холодного времени года характерен наиболее тяжелый режим работы компрессорно-конденсаторного оборудования. С понижением температуры окружающего воздуха компрессор может оказаться на влажном ходу, особенно в момент запуска, ухудшаются условия работы трущихся пар, возникают проблемы разделения масло-фреоновых смесей и ряд других причин, связанных с ухудшением работы арматуры и те-плообмешшх аппаратов. Кроме этого, по регламенту завода-изгоговителя, технологический режим работы компрессорно-конденсаторных агрегатов по давлению не должен опускаться зимой ниже 0,11 МПа, иначе их работа приводит к перерасходу энергозатрат на выработку холода в зимний период. Поэтому разработка холодильной установки с использованием наружного холода в связи с удорожанием электроэнергии является актуальной и своевременной проблемой.
О.Штутцера [120, 122, 125]. В [125] автор утверждает, что имеет место влияние работы ступеней друг на друга, если узлы ступени выполнены и работают неодинаково. "Если две параллельные ступени выполнены так,- рассуждает О.Штутцер,- что одна имеет более низкое напряжение зажигания ЕГ*, чем у второй, то лучшая ступень создаёт более высокое давление, подавляя часть своего напора назад во вторую ступень. В результате этого давление и производительность во второй ступени падают". Далее автор заключает, что параллельные соединения ступеней в ЭГД-насосе требуют высокоточных механических узлов, чтобы гарантировать необходимую однородность работы.
В [118] Т.Реадер приводит результаты экспериментального исследования 12-ти ступенчатого ЭГ Д-насоса с последовательно установленными игольчатыми электродами, соединёнными по схеме”шпос"-"минус11. Последовательное расположение ступеней приводило к суммированию напоров, развиваемых каждой ступенью.
В [87] приведены результаты экспериментального исследования по согласованию последовательно работающих секций ЭГД-насоса, проведённые Е.И.Янтовским и др., каждая секция содержала 62 игольчатых электрода. При включении двух секций напор удваивался. Авторы делают вывод, что при достаточно включённых последовательных секций ЭГД-насос может развивать высокий напор. Однако, в [118] отмечено, что напор, развиваемый ступенью при положительном эмиттере, ниже напора ступени с отрицательным эмиттером. Такое же положение отмечалось и в работе [21] Бортниковым Ю.С. и др.
В [76] Балыгиным Е.И. показано, что пробивное напряжение одной и той же жидкости, находящейся в межэлектродном промежутке, существенно ниже при положительном эмиттере.
Необходимость перехода к многоступенчатым ЭГД-преобразователям из-за малой единичной мощности, когда отношение давлений в одной ступени составляет всего 1,02, отмечает в своих работах и Мусгров П.[ 115]. В [115] автор предлагает конструкцию многоступенчатого ЭГД-преобразователя, состоящего из 80 параллельно установленных секций. Каждая секция выполнена из трубки диаметром 2 мм, в которой последовательно располагаются ступени длиной 10 мм. В каждой параллельно установленной ступени поток имеет противоположное направление с разноимённым зарядом. Такую же конструкцию Мусгров П. предлагает и для ЭГД-компрессора [115]. Автор