WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

В §3.4. исследовалась тепловая однородность потока вдоль оси ротора. Для этого, до и после разряда были установлены термопары с правой и с левой стороны от разряда (протяженность разряда 1100 мм). Термопары располагались в каналах 5 и (см. рис. 7) в середине их сечения на расстоянии 50 мм от краев анода. Эксперимент проводился следующим образом. После включения разряда устанавливался некоторый уровень мощности разряда. После выдержки в течение 5 – 10 минут проводилось измерение температуры и мощности разряда. Далее в течение некоторого времени (20 – 40 минут) установленная величина мощности не менялась. Производились измерения температуры газа.

Было выяснено, что температура после разряда на противоположных концах разрядного промежутка сильно отличаются (до 170 °С). Аналогичное изменение температуры наблюдается и в потоке перед разрядной камерой, то есть после прохождения газом системы охлаждения, но масштабы изменения меньше (около 30 °С). В разрядной камере возникала тепловая неоднородность. Было обнаружено также, что эта неоднородность нарастает во времени при неизменной мощности, вкладываемой в разряд. Это свидетельствует о тепловой неустойчивости потока в газовом контуре.

Причиной тепловой неустойчивости является струйный характер течения в замкнутом контуре, когда газ, приведенный в движение вращающимися дисками, движется в направлении, параллельном плоскости дисков, и, попадая в следующий дисковый вентилятор, не меняет направления движения (рис. 9,а). Через разрядную камеру газ проходит в одном и том же месте. Электрическая мощность, выделяемая в газ в разряде, обратно пропорциональна плотности. Увеличение температуры газа при постоянном давлении приводит к уменьшению плотности в месте перегрева газа и к еще большему выделению тепла. Такова цепочка положительной обратной связи тепловой неустойчивости потока, проходящего через дисковые вентиляторы и разрядную камеру. Таким образом, не происходит перемешивания газа, и любая тепловая неоднородность между струйками тока сохраняется или даже увеличивается во времени.

а б Рис. 9. Схема течения газа в контуре лазера без перемешивания (а) и с перемешиванием (б) потока.

Очевидно, чтобы преодолеть тепловую неоднородность, необходимо ввести перемешивание струек тока, например использованием жалюзи, меняющих направление потока (рис. 9,б). В результате, применения таких жалюзи удалось добиться однородного потока перед разрядом.

В §3.5. обсуждаются прогнозируемые энергетические характеристики проектируемого СО2-лазера. Показано, что при правильно подобранном составе смеси рабочих газов и скорости потока газа до 100 м/с можно вложить в разряд мощность до 100 кВт и ожидать мощность излучения на уровне 12 – 16 кВт.

Четвертая глава посвящена экспериментальной проверке результатов исследования. На основании полученных в представляемой работе методик расчета характеристик тепломассообмена была спроектирована и изготовлена опытная установка СО2-лазера (рис. 10). При выборе геометрических параметров учитывались особенности поведения ДДВ при низких числах Рейнольдса, а также особенности теплообмена в замкнутом контуре.

В §4.1 приводятся результаты расчета параметров проектируемого аппарата с использованием полученных в предыдущих главах соотношений. §4.2 посвящен описанию конструктивных особенностей опытной установки. В §4.3 результаты расчетов сопоставляются с экспериментальными данными, полученными в ходе лабораторных испытаний установки. Экспериментальное значение расхода оказалось на 8.5 % меньше расчетного, что можно считать вполне удовлетворительным. Хорошее согласие достигнуто также и между экспериментальными и расчетными характеристиками теплообмена.

Рис. 10. Внешний вид СО2-лазера.

Таким образом, проведенное сопоставление проектировочных параметров с экспериментальными данными, полученными в ходе лабораторных испытаний установки, на практике подтвердило приемлемость полученных в настоящей работе методик расчета характеристик массо- и теплообмена диаметральных дисковых вентиляторов при низком давлении и пригодность ДДВ для создания мощных СО2-лазеров.

В заключении приводятся следующие основные результаты и выводы:

1. Получены экспериментальные данные по тепломассообмену в диаметральном дисковом вентиляторе при низких числах Рейнольдса. Впервые экспериментально обнаружен эффект запирания потока диаметрального дискового вентилятора при низких числах Рейнольдса (кризис расхода). Найден безразмерный параметр, значение которого полностью описывает этот эффект. Выбором оптимальных геометрических параметров и введением радиальных лопаток на дисках удалось преодолеть кризис расхода.

2. Получены эмпирические формулы расчета расхода диаметрального дискового вентилятора при низких числах Рейнольдса как для гладких дисков, так и для дисков с лопатками. Кроме того, обобщены результаты работы одновременно двух роторов в одном канале и получена эмпирическая формула для расчета объемного расхода.

3. Проведен анализ влияния основных геометрических параметров ДДВ на их расходные характеристики при низком давлении. Даны рекомендации по выбору оптимальных параметров при проектировании подобных установок.

4. Впервые экспериментально обнаружен эффект тепловой неустойчивости работы диаметрального дискового вентилятора-теплообменника в замкнутом контуре. Показано, что данное явление связано с проявлением струйного характера течения в замкнутом контуре. Введением жалюзи, нарушающих струйный характер течения, удалось преодолеть эффект тепловой неустойчивости.

5. Экспериментально показано, что дисковый вентилятор, с вынесенными в поток охлаждающими трубочками, в состоянии обеспечить охлаждение рабочего газа до температуры, необходимой для работы СО2-лазера.

6. Рассчитаны характеристики и основные параметры установки для охлаждения газа в СО2-лазере, по которым был спроектирован, изготовлен и испытан опытный вариант мощного СО2-лазера.

7. Применение устройств на основе ДДВ при низком давлении для эффективного охлаждения газа и обеспечения необходимой скорости потока в газовом контуре СО2-лазера является перспективным для таких аппаратов.

Список публикаций по теме диссертации 1. Афонин Ю.В., Голышев А.П., Оришич А.М., Приходько Ю.М., Пузырев Л.Н., Филев В.Ф., Фомин В.М., Фомичев В.П. Кризис расхода в диаметральных дисковых вентиляторах при низком давлении // Доклады Академии наук. 2006. Т. 411, №2.

С. 186–2. Патент № 2270499 РФ. МПК HO1S 3/22 (2006.01). Проточный газовый лазер / Голышев А.П., Оришич А.М., Печурин В.А., Приходько Ю.М., Пузырев Л.Н., Фомин В.М., Фомичев В.П., Филев В.Ф. Приоритет 21.05.2004. Опубл. 20.02.Бюл. № 5, С. 495.

3. Афонин Ю.В., Голышев А.П., Оришич А.М., Приходько Ю.М., Фомин В.М., Фомичев В.П. Особенности работы диаметрального дискового вентилятора при низком давлении // Теплофизика и аэромеханика. 2008. Т. 15, № 1. С. 169–175.

4. Afonin Yu.V, Filev V.F, Fomin V M, Golyshev A.P, Orishich A.M, Prikhod'ko Yu.M, Fornichev V.P. Development of a compact electric-discharge C02 laser with a high radiation power up to 14 kW, convective cooling of the working environment and extended disk fan for gas bleeding // XVI Intern. Symp. on Gas Flow and Chemical Lasers & High Power Lasers Conf., Gmunden, Austria, September 4–8, Book of Summaries, Gmunden, 2006. P. 86.

5. Fomichev V.P., Prikhod'ko Yu.M., Naumov I.E., Chekhov V.P. Comparison of characteristics of diametrical and centrifugal disk pumps // Intern. Conf. on the Methods of Aerophys. Research: Proc. Pt II. Novosibirsk, 2007. P. 9–12.

6. Afonin Yu.V, Golyshev A.P, Orishich A.M., Pravdin S.S., Prikhod'ko Yu.M., Fomin V.M., Fomichev V.P. Investigation of energy exchange in gas-dynamic contour of the СО2 laser with the disk fans-heat exchangers // Intern. Conf. on the Methods of Aerophys. Research: Proc. Pt. III. Novosibirsk, 2007. P. 3–7.

7. Afonin Yu.V., Golyshev A.P., Fomichev V.P., Lebiga V.A., Naumov I.E., Orishich A.M., Раk A.Yu., Prikhod'ko Yu.M., Zinoviev V.N. Application of hot-wire for fluctuation measurements in flows with low velocities and pressure // Intern. Conf. on the Methods of Aerophys. Research: Proc. Pt. IV. Novosibirsk, 2007. P. 231–236.

8. Prikhod'ko Yu.M., Fomichev V.P. Influence of heat transfer on the flow-rate characteristics of a diameter disk pump // Intern. Conf. on the Methods of Aerophys. Research:

Proc. Pt. IV. Novosibirsk, 2004. P. 247–249.

9. Yu.V. Аfonin, V.F. Filev, V.М. Fomin, А.P. Golyshev, А.G. Маlikov, А.М. Orishich, Yu.М. Prikhod’ko, V.P. Fomichev. Space-saving electric-discharge СО2 laser of high (up to 14 kW) radiation power, with convective cooling of the working medium and gas pumping by an extended disc fan // Intern. Conf. on the Methods of Aerophys. Research:

Proc. Pt. V. Novosibirsk, 2007. P. 40–44.

10. Afonin Yu.V, Golyshev A.P, Orishich A.M., Prikhod'ko Yu.M., Fomichev V.P. Thermal instability of a flow in the closed contour of the СО2 laser with disc fans-heat exchangers // Intern. Conf. on the Methods of Aerophys. Research: Abstr. Pt. II. Novosibirsk, 2008.

P. 49–50. [Полная версия: CD-ROM, Section V, 6 p. ISBN 978-5-98901-040-0].

11. Afonin Yu.V., Malikov А.G., Prihodko Yu.M., Sigonin P.A., Orishich А.М. Study of the influence of gas stream velocity and corona-discharge pre-ionization on limit energy characteristics of the transversal glow discharge with the convective heat exchange // Intern. Conf. on the Methods of Aerophys. Research: Abstr. Pt. II. Novosibirsk, 2008, P. 53. [Полная версия: CD-ROM, Section V, 15 p. ISBN 978-5-98901-040-0].

Ответственный за выпуск Ю.М. Приходько Подписано в печать 6.11.Формат бумаги 60 84/16, Усл. печ. л. 1.Уч.-изд. л. 1.0, Тираж 100 экз., Заказ № Отпечатано на ризографе ЗАО "ДОКСЕРВИС" 630090, Новосибирск, Институтская, 4/

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»