разное

Машина «Филипс»

Машина «Филипс» появилась раньше машины Макмагона- Джиффорда с детандером и обладает более высокими энергети­ческими показателями.

Цикл «Филипс» представляет один из обобщенных циклов Карно (таблица 2.1). Газовая машина с периодическими процессами, выпущенная фирмой «Филипс» (и широко известна как машина «Филипс», машина по циклу «Филипс») была предложена Келлером и Йонкерсом.

Идея создания теплового двигателя с регенерацией была пред­ложена Стирлингом еще в 1816 году, т. е. на 10 лет опередила идею Карно, однако при существовавшем тогда уровне техники идея Стир-
линга была неосуществима. Аккерет и Келлер предложили цикл, обратный циклу Стирлинга. Келлер и Йонкерс создали машину, работающую по обратному обобщенному циклу Карно, в котором процессы регенерации тепла проходили по изохорам.

Цикл машины «Филипс» и условное изображение ее работы представлены на рис.18.17: процесс 1-2 - изотермическое сжатие; 2-3 - изохорное охлаждение; 3-4 - изотермическое расширение; 4-1 - изохорный нагрев (за счет процесса охлаждения 2-3).

Термодинамическая эффективность теоретического цикла машины «Филипс» равна эффективности цикла Карно (п.2.1.3)

СОР^шпс = СОРКарно = Т™ . (18.41)

Ср хол

В изотермических процессах сжатия эквивалентна теплу: работа сжатия отводимому теплу, работа расширения - подводимому. Таким образом удельная массовая холодопроизво-дительность машины равна удельной работе, полученной в изотермическом детандере, а удельная теплопроизводительность - удельной работе, затраченной в изотермическом компрессоре

А)

Рис. 18.17. Машина «Филипс»: а) цикл; б) условное изображение работы

В связи с тем, что поршни компрессора совершают гармонические колебательные движения, имеется возможность осу­ществить цикл путем соответствующего выбора углов поворота кривошипов компрессора и детандера.

Для отвода тепла при Тср, эквивалентного работе сжатия, необходимо осуществлять интенсивное охлаждение цилиндра комп­рессора (например, водой). Детандер потребляет тепло от охлаж­даемого объекта и, таким образом, одновременно производит механи­ческую работу и процесс охлаждения при Тхол. Регенератор распо­ложен между компрессором и детандером (в виде насадки, которая попеременно нагревается и охлаждается). В процессе всасывания в компрессор и нагнетания из детандера воздух, проходя через регене­ратор, охлаждает его (сам, естественно, нагревается). В процессе нагнетания из компрессора и всасывания в детандер горячий воздух охлаждается в регенераторе (регенератор тем самым нагревается). Так периодически осуществляют процесс замкнутой циркуляции воздуха между компрессором и расширителем через регенератор. Машина «Филипс» работает при малых отношениях давлений я= 2.. .2,5.

Абсолютно очевидно, что процессы изотермического сжатия и расширения в действительной машине будут сопровождаться необратимостями. Несмотря на это, машина «Филипс» обладает высо­кими термоэкономическими показателями, на которые существенно влияют малая металлоемкость и простота эксплуатации.

Машина «Филипс», для работы в составе пневматической сети предприятия, была сконструирована Н. Н.Кошкиным в 1951 году (ЛТИХП, ныне С-ПбАХПТ) и успешно использовалась для техно­логического процесса закалки металлов холодом.