Создание и исследование волновых криогенераторов и их применение в технологии получения неона высокой чистоты

• Автор: Бондаренко, Виталий Леонидович
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 294 с. : ил

Содержание

Основные обозначения

Введение
1. Процессы в волновых криогенераторах. Состояние вопроса и постановка задачи исследования
1.1. Об аналогии и различиях дроссельных устройств и газоструйных волновых криогенераторов

1.2. Особенности работы газоструйного волнового криогенератора

1.3. Гипотезы механизмов возникновения акустических колебаний в газоструйном криогенераторе

1.4. Энергетический баланс рабочего процесса в криогенераторе

1.5. Физические основы преобразования и вывода энергии из волнового криогенератора

1.5.1. Вывод волновой энергии с помощью акустико-электрических преобразователей (АЭ-преобразователей)
1.5.2. Вывод волновой энергии с помощью эллипсоидного концентратора упругих колебаний
1.5.3. Использование трубки «Гартмана-Шпренгера» в качестве холодопроизводящего устройства
1.6. Структура цилиндрических и кольцевых
недорасширенных струй
1.7. Постановка задачи исследования
2. Теоретическое исследование процессов в волновых криогенераторах
2.1. Механизм автоколебаний в трубке ВКГ-РТ, возбуждаемых струей газа из сопла с коротким осевым стержнем
2.2. Концепции тепловыделения в резонансной трубке
2.3. Анализ механизмов тепловыделения в энергопреобразующих трубках волнового криогенератора

2.4. Анализ механизмов теплоотвода от энергопреобразующей трубки волнового криогенератора
2.5. Оценка эффективности волнового криогенератора с резонансной трубкой низкого давления
2.6. Анализ процесса энергопреобразования в ВКГ-РТ высокого давления. Разработка методики расчета газораспределительной камеры ПОГ-СТ
2.6.1. Анализ процесса энергоразделения в ВКГ-РТ высокого давления
2.6.2. Разработка методики расчета распределительной
камеры ПОГ-СТ
2.7. Выводы по главе
3. Экспериментальные исследования волновыхкриогенераторов
3.1. Экспериментальные исследования структуры воздушных, гелиевых и фреоновых сверхзвуковых недорасширенных кольцевых струй в диапазоне температур ЗООч-Ю К
3.1.1. Экспериментальные стенды для исследования структуры сверхзвуковых недорасширенных кольцевых струй воздуха, фреона и гелия
3.1.2. Результаты исследований воздушных, фреоновых и гелиевых сверхзвуковых недорасширенных струй в диапазоне
температур 300ч-10 К
3.1.2.1. Исследования структуры сверхзвуковых недорасширенных воздушных струй при температурах 300ч-80 К
3.1.2.2. . Исследование структуры сверхзвуковых недорасширенных
фреоновых струй при температурах 300ч-80 К
3.1.2.3. Исследование структуры сверхзвуковых недорасширенных гелиевых струй при температурах 300ч-10 К

3.2. Экспериментальное исследование волнового криогенератора эллипсоидного типа
3.3. Экспериментальное исследование волнового криогенератора параболоидного типа
3.3.1. Термодинамический анализ процессов в волновом криогенераторе параболоидного типа
3.3.2. Экспериментальные исследования волнового криогенератора параболоидного типа
3.4. Экспериментальное исследование волнового криогенератора с резонансной трубкой
3.4.1. Исследование влияния геометрических характеристик системы сопло-трубка на процессы в волновом криогенераторе
3.4.1.1. Исследование резонансных зон возбуждения автоколебательного процесса в резонансной трубке
3.4.1.2. Исследование влияния ширины сопловой щели на размеры резонансной зоны
3.4.1.3. Исследование влияния вылета стержня на размеры зоны резонанса
3.4.1.4. Исследование влияния вылета стержня на
эффективность ВКГ-РТ
3.4.1.5. Исследование явления гистерезиса возбуждения автоколебаний в резонансной трубке при Т- 13 К и Т=290 К
3.4.1.6. Исследование влияния входного диаметра и формы входного участка резонансной трубки на эффективность ВКГ-РТ
3.4.2. Исследование частотного спектра автоколебательного процесса в резонансной трубке волнового криогенератора
3.4.3. Исследование влияния различных элементов, установленных в полости трубки волнового криогенератора, на эффективность энергопреобразования в ней

генератор, можно сконцентрировать излучаемую энергию в зоне второго фокального пятна, обеспечив высокую плотность энергии в этой области. Далее, поместив во второе фокальное пятно эллипсоида акустико-тепловой преобразователь, т.е. поглотитель волновой энергии, мы получаем возможность превращать излучаемую генератором волновую энергию в теплоту на температурном уровне большем, чем температура окружающей среды. Это позволяет отводить выделенную теплоту за пределы эллипсоида тем или иным способом, в результате чего расширенный внутри эллипсоида газ охлаждается.
В настоящее время эллипсоидные рефлекторы и концентраторы, осуществляющие пассивную фокусировку падающих волн с минимальными потерями, являются самостоятельным классом акустических устройств, находящих применение в различных областях техники [71].
На рис. 1.9 показано сечение эллипсоидного концентратора плоскостью чертежа, проходящей через большую ось, равную 2а. Малая ось равна 2Ъ, а расстояние между фокусами концентратора О/ и 02 равно 2с. В фокусе эллипсоида расположен сферический волновой генератор радиуса К, причем центр сферы совпадает с фокусом О/. Уравнение эллипсоида в полярных координатах с полюсом в фокусе 02 и положительным направлением оси 020] имеет вид:

(1.8)
^ -scos

, где т =
- параметр;

е =-----эксцентриситет эллипсоида;

9 - угол между осью О2О1 и радиус-вектором р\
Наличием у волновых генераторов определенной направленности излучения, определяемой их