Холодильные машины Стирлинга как перспективное направление в холодильной технике Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 1

УДК 621.57

ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ СТИРЛИНГА КАК ПЕРСПЕКТИВНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ

Р. Р. Мамедли Научный руководитель - А. В. Делков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: [email protected]

Статья посвящена холодильным машинам Стирлинга, исследование которых является перспективным направлением для развития холодильной техники. Дается краткий обзор конструкций этих машин. Рассмотрены области применения криогенных газовых машин и микроохладителей Стирлинга. Показан научно-технический потенциал отечественного конструирования машин Стир-линга.

Ключевые слова: холодильные машины Стирлинга, микроохладители, холодопроизводитель-ность.

THE STIRLNG-CYCLE REFRIGERATORS AS PERSPECTIVEDIRECTION

IN REFRIGERATION

R. R. Mamedli Scientific supervisor - A. V. Delkov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The article deals with Stirling - cycle refrigerators which researching isperspective direction for development ofrefrigeration. The article shows short review ofconstructionsthese cycles.The application of cryogenic gas machines and microcoolers is viewed. The scientific and technical power of domestic construction of Stirling - cycles is presented.

Keywords: stirling-cycle refrigerators, microcooler, refrigerating capacity.

Цель данной статьи показать особый интерес к использованию машин Стирлинга для создания холода. Объектом нашего теоретического исследования является холодильные машин Стирлинга, путь их развития и конструкция. Новизна исследования заключается в анализе перспективности отечественной и иностранной промышленности на примере действующих аналогов машин Стирлинга.

За рубежом, перспективность использования машин Стирлинга в области умеренного холода становится очевидным [1]. На данный момент в России наиболее значительным научным потенциалом в области создания машин Стирлинга умеренного холода обладает ООО «ИИЦ «Стирлинг-технологии», специалисты которого занимаются исследованиями в данной области с 1990 года.

В настоящее время в мире проблемами создания новых образцов машин Стирлинга и их производства занимается не менее 140 крупных компаний и научно-исследовательских организаций, многие из которых достигли значительных успехов, и вышли на серийное производство. Широкое распространение получили микрокриогенные машины Стирлинга, которые перекрывают требуемый диапазон полезных холодопроизводительностей практически во всем интервале температур от 8 до 80-100 К. Начиная с 1978 г. и до настоящего времени ведутся интенсивные проработки конструкций машин с линейным приводом и магнитным подвесом поршня и вытеснителя. Сегодня есть примеры разработки микрокриогенных систем для космических объектов на базе криогенных газовых машин Стирлинга. Так, например, система криостатирования спектрометра гамма-излучения на базе четырех криогенных газовых машин Стирлинга непрерывно проработала без обслуживания на орбите в течение более 860 суток.

Секция «Моделирование физико-механических и тепловых процессов в машинах и аппаратах»

В настоящее время в разных странах выпускаются десятки модификаций микромашин, используемых в микрокриогенных системах различного назначения. Наиболее распространенна конструкция одноступенчатого микроохладителя. Компрессорный цилиндр, холодильник и кронштейны для крепления коренных подшипников выполнены в виде одной детали. Благодаря этому сокращено число разъемных соединений и обеспечено удобство сборки механизма движения и блока цилиндров. Отпала необходимость в выполнении монтажных окон в картере [2].

В криогенной газовой машине марки РЬА-100 , изготовленной фирмой «Филипс» в 1955 г, использован более простой и более надежный в работе кривошипно-шатунный механизм привода поршня и вытеснителя. Но не этим отличием следует объяснять то, что Келлеру и Джонкерсу удалось возродить забытую машину. Успех объясняется, с одной стороны, использованием в качестве рабочего тела водорода и гелия, обладающих хорошими теплофизическими характеристиками, с другой стороны - созданием эффективных теплообменных аппаратов. Удачные решения, полученные во время работ подготовительного этапа, позволили опровергнуть мнение о неперспективности машин Стирлинга. Рассмотренная схема и большая часть конструктивных решений использованы в ряде машин холодопроизводительностью до 1 000 Вт. В частности, фирма «Филипс» выпускает машину РЬА-107, отличающуюся от рассмотренной увеличенным диаметром цилиндра (В-80 мм). Машину выпускают в трех модификациях, рассчитанных на ожижение влажного воздуха, на ожижение азота в воздухоразделительной установке и на работу с термокамерой. Из отечественных машин близки по конструкции машины ЗИФ-700 и ЗИФ-1000 [3].

Перспективность направления развитии отечественной холодильной промышленности на основе производства и широкого применения холодильных машин Стирлинга обусловлена наличием в России достаточно большого опыта, накопленного в области криогенных газовых машин (КГМ) Стирлинга, а также промышленных предприятий и научно-исследовательских организаций, имевших или имеющих непосредственное отношение к производству машин Стирлинга.

Библиографические ссылки

1. Холодильщик.Яи [Электронный ресурс] URL: http://www.holodilshchik.ru (дата обращения: 12.04.2015).

2. Суслов А. Д., Гороховский Г. А., Полтараус В. Б., Горшков А. М. Криогенные газовые машины. М. : Машиностроение, 1982. 213 с.: ил.

3. Новотельнов Н. Н., Суслов А. Д., Полтараус В. Б. Криогенные машины : учебник для вузов. СПб. : Политехника, 1991. 335 с.: ил.

© Мамедли Р. Р., 2015