Цикл гкм с гармоническим движением поршней

Рабочий цикл ГКМотличается, главным образом, тем, что прерывчатое движение поршней,которыйтяжело осуществить технически, заменено гармоническимперемещением, осуществляемым с помощьюкривошипно‑шатуногомеханизма. В этом случае движение поршней необходимо соединить по фазе на угол (с опережением по объему расширения). При такой схеме немногоподнимаетсяізотермічністьпроцессов сжатия ирасширениеиізохорністьтеплообменаврегенераторе. Диаграмма Р-Vциклапревращаетсявплавнуюзамкнутую кривую без резкихпереходів. Однако анализ такой схемы показывает, что гармоническое движение поршней не ухудшает существенным образом показателей цикла.

При конструктивной разработке ГКМоказалосьцелесообразным вместо поршня П2 применитьвитискувачВ1 (рис.2). Основной поршень П1 изменяет объем рабочего просторную, делая работу и воспринимая работу расширения.Витискувачслужит лишь для перемещениягазасоднойпустотывдругую.Видеальной машине давление с обеих сторонвитискувачаодинаковыйи,итак, работу расширениягазаон не воспринимает.

Рисунок 4.2. Цикл ГКМ с гармоническим движением поршней и использованием витискувача:

а- диаграммы перемещений, изменения объемов и давления;

б- схема реализации.

При синусоидальном характере изменения объемов детандера V_E и компрессора V_С их величины определяются углом поворота коленчатого вала  и углом сдвига по фазе 

V_E =V_E^max(1+cos)/2 ; (1.4)

V_С =V_С^max(1+cos(-))/2 ; (1.5)

Отсчет угла ( ведется от положения,котороеотвечаетнижниймертвой точкевитискувача.

Теоретическая холодопродуктивністьГКМс гармоническим движением поршней

, Вт (1.6)

где - среднее давление агентаврабочемупросторные, Н/м²;

г–числооборотоввминуту, об/мин;

- безразмерный коэффициент;

=Т_с / ТЕ–отношениетемператур;

 = -отношениемаксимальных объемовпустот,которыеизменяются,сжатияирасширение;

Z=V_c^max / V_E^max–отношениеописанных объемов;

( - конструктивныйугол между кривошипами;

- суммарныйотносительныйприведенныймертвыйобъем;

Т_ср=- средняя температура рабочего телавмертвом объеме, К;

- суммарныймертвыйобъем машины, см³;

- угол фазового сдвига между максимальным давлением и минимальным объемомпустотырасширения;

- угол фазового сдвига между максимальным объемомпустотырасширения и максимальным объемомпустотысжатия.

Количество тепла, отведенного в холодильнике ГКМ, определяется зависимостью

, Вт. (1.7)

Мощность приводаидеальной машины

N=Q_c – Q_E, Вт. (1.8)

и реальной ГКМаналогичнойхолодопродуктивності:

Ng = N / , Вт. (1.9.)

Осуществлениециклавреальных условиях характеризуется необратимостью процессов,которыеснижают величину полезнойхолодопродуктивностіи холодильногокоэффициентуцикла. Основными источниками потерь является неполная рекуперация теплаврегенераторе, наличиеконечныхразностейтемператур в холодильнике и рефрижераторе, сопротивление теплообменных аппаратов итеплоприпливиизокружающей среды. Даже прик.к.д. регенератора 98...99…99%потеряхолодопродуктивностівследствие несовершенства теплообмена достигает 20%. При получении холода натемпературномуравныеТО 80 К степень термодинамического совершенства реальнойГКМсоставляет= 0,30...0…0,33