Флюидайна

Cтраница 3

Флюидайн обладает способностью к самовозбуждению ( иными словами, способностью к самозапуску) и, будучи пущенным в ход, начинает работать с установившимися колебаниями. Такая классификация состоит из двух частей. Первая дает определение Флюидайна как автономной системы, что является прямым следствием неявного вида производной по времени в гидродинамических уравнениях, описывающих систему. В таких системах частота колебаний является функцией их амплитуды, и это подтвердилось в экспериментах с Флюидайном. Вторая связана с тем, что из-за демпфирования в системе Флюидайна описывающие ее уравнения неконсервативны. В общем случае в такой системе колебания должны были бы экспоненциально затухать со временем, чего, однако, не происходит во Флюидайне, в котором колебания носят устойчивый характер. Наиболее важным следствием этого утверждения является то, что система, работающая в ограниченном цикле, может самовозбуждаться. В случае Флюидайна это проявляется в способности системы самозапускаться. Самовозбуждение возможно в двух формах - жесткой и мягкой, причем существование той или иной формы определяется конкретным параметром системы. [31]

Двигатели Флюидайн просты и не требуют больших затрат на изготовление. Они представляются идеальными устройствами для проведения исследований в университетах. Тем не менее, хотя рабочий цикл Флюидайна интересен с академической точки зрения, такой подход не должен быть единственным в ущерб насущно необходимому эмпирическому исследованию, целью которого должно быть определение перспектив Флюидайна в том плане, сможет ли он стать коммерчески выгодным изделием или останется изящной игрушкой. [32]

Двигатели Флюидайн как мокрого, так и сухого типов были созданы в Центре по атомной энергии в Харуэлле ( Англия), и начиная с 1970 г. по этим двигателям была выполнена большая теоретическая и экспериментальная работа. К сожалению, подробная информация об этой работе еще не опубликована. Однако в других институтах также была выполнена работа по этим двигателям, достаточная для того, чтобы вынести определенные суждения о рабочих характеристиках двигателей Флюидайн. Эти исследования в целом хорошо документированы, имеют подробные описания экспериментов, однако полученные результаты не слишком детализированы. Кроме того, Флюидайн - настолько необычное устройство, что у исследователей появляется соблазн поиграть с ним - изменяя конструктивные параметры, наблюдать, что из этого получится. [33]

Насос Флюидайн с прямым нагнетанием. [35]

Флюидайн может работать как в мокром, так и в сухом режиме. В первом случае существует контакт между вытесняемой жидкостью и рабочим телом. Во втором поверхности жидкости и рабочего газа разделены либо слоем инертного газа, либо механическим поплавком. Энергия в Флюидайне вырабатывается в виде колебаний жидкости в выходной трубе, и это особенно удобно для использования двигателя в качестве нагнетательного устройства. История техники знает очень похожее устройство - насос Хэмфри с незамкнутым рабочим циклом. [36]

Таким образом происходят циклические изменения объема и давления, но полезной работы в этом процессе не производится. Однако при наличии выходной трубы появляется эффект изменения суммарного объема газа при его колебаниях и так же, как и в других двигателях Стерлинга, при наличии меньшего чем 180 сдвига по фазе колебаний вытеснителя относительно колебаний выходного элемента возникает термодинамический цикл, в котором вырабатывается полезная работа. Эта полезная работа передается на мениск С столба жидкости в выходной трубе. Колебания столба жидкости в выходной трубе являются вынужденными и вызываются разностью давлений в двух рабочих полостях - С и D, в то время как колебания столба жидкости в трубе вытеснителя являются свободными, поскольку на мениски А и В действует одно и то же давление. Нетрудно заметить, что в случае вязкой жидкости ее колебания в трубе вытеснителя постепенно бы затухали. Причиной стабильной непрерывной работы двигателя Флюидайн является перекачка энергии вынужденных колебаний в выходной трубе к свободным колебаниям в трубе вытеснителя. Эта энергия компенсирует действие вязкого трения и поддерживает устойчивые колебания. [38]

КПД изменяется всего на 4 % в лучшем случае и на 10 % в худшем. КПД, представленный на рис. 1.74 6, именуется в публикации, из которой заимствованы эти зависимости, эффективным КПД. Наше утверждение основано на значениях КПД, которые были сообщены нам в частных беседах с изготовителями двигателей и лицами, эксплуатирующими такие двигатели. Результаты, представленные на этих графиках, типичны для двигателей с жестко связанными поршнями и для свободнопоршневых двигателей. В то же время двигатели Флюидайн имеют такие характеристики только в сухой модификации. В мокрой модификации влияние изменения температуры со стороны источника энергии носит несколько специфический характер, в основном из-за двухфазной и двухком-понентной природы рабочего тела в некоторых рабочих режимах. В ряде режимов определяющим является рабочий цикл с сухим воздухом в качестве рабочего тела, в других - рабочий цикл с парами жидкости. Неполнота эмпирических данных пока еще не позволяет сделать какие-либо общие выводы относительно рабочих характеристик Флюидайна. Большая часть имеющейся информации относится к мокрым Флюидайнам с реактивной струей и косвенным нагнетанием. Значительным количеством данных располагают также лаборатории Научно-исследовательского центра по атомной энергии ( Харуэлл, Англия), однако по коммерческим соображениям эти данные пока еще не доступны всем желающим. [39]

Страницы: 1 2 3