автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.03, диссертация на тему:Повышение эффективности работы электрогидродинамического насоса для холодильной и криогенной техники путем применения пульсирующего напряжения

ЗИНОВЬЕВА АНАСТАСИЯ ВЛАДИМИРОВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО НАСОСА ДЛЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ И КРИОГЕННОЙ ТЕХНИКИ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

Специальность 05.04.03 Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ОМСК 2005

I

ЗИНОВЬЕВА АНАСТАСИЯ ВЛАДИМИРОВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО НАСОСА ДЛЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ И КРИОГЕННОЙ ТЕХНИКИ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

Специальность 05.04.03 Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ОМСК 2001

Работа выполнена в Омском государственном техническом университете.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор, Бумагин Г.И.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор, Файзулин Р. Т.

кандидат технических наук, ст. науч.сотр., Ляпин В. И.

Ведущее предприятие - НПФ «Экотерм»

Защита состоится "21 " октября 2005 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.178.02. при Омском государственном техническом университете по адресу: 644050, Омск, пр. Мира, 11, аудитория 6-340.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного технического университета.

Ваш отзыв в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим направлять по адресу: 644050, Омск, пр. Мира, 11, Омский государственный технический университет, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.178.02.

Автореферат разослан сентября 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.178.02.

кандидат технических наук, доцент

В.Л. Юша

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Современные тенденции развития энергетических систем и, в частности холодильных и криогенных установок, выдвигают новые требования к надежности и экологической безопасности работы машин сжатия и расширения, а также требуют улучшения эффективности их работы и степени автоматизации процессов. Эти обстоятельства заставляют вновь обратить внимание ученых на электрогидродинамические (ЭГД) преобразователи энергии.

Применение ЭГД преобразователей позволяет не только повысить эффективность работы, но и значительно улучшить эксплуатационные свойства холодильных и криогенных систем за счет отсутствия движущихся механических частей и смазочных материалов, а именно:

- обеспечить полную герметичность, поскольку нет необходимости создавать зазоры для обеспечения движения механизмов;

- снизить уровень шума и вибраций;

- увеличить надежность и ресурс работы;

- исключить унос смазывающих материалов со сжимаемыми жидкостями;

- работать в условиях низких температур и невесомости;

- упростить регулирование производительности за счет изменения напряжения питания на эмиттере.

Перечисленные преимущества говорят о необходимости разработки новых типов высокоэффективных ЭГД преобразователей энергии различного назначения. Проведенные многочисленные исследования и разработки ЭГД преобразователей показывают, что их КПД находится на недостаточно высоком уровне. Максимальные значения КПД современных ЭГД насосов находятся на уровне 20 - 40%, ЭГД генератора-детандера - на уровне 50 - 60 %, ЭГД компрессора - на уровне 30-40 %.

Разработка высокоэффективного ЭГД насоса для энергетических, холодильных, криогенных систем и внедрение его в промышленность является актуальной и важной научно-технической задачей и имеет перспективное научное направление в технике и физике низких температур.

Теоретический анализ процессов в ЭГД преобразователях проводился большинством авторов при постоянном питающем напряжении и напряженности электрического поля в зоне преобразования. При этих условиях отмечается негативное влияние объемного заряда на эффективность процессов в ЭГД преобразователях.

Для уменьшения потерь в зоне ЭГД преобразования от негативного влияния объемного заряда было предложено осуществлять питание ЭГД насоса от источника тока пульсирующего напряжения. Предварительные эксперименты показали, что при питании макета ЭГД насоса пульсирующим напряжением эффективность процесса при определенных условиях существенно повышается, по сравнению с питанием постоянным напряжением.

Экспериментальные исследования проводились на различных образцах ЭГД насосов небольшой мощности не более 20 Вт и одноступенчатых моделях с мощностью менее 1 Вт, которые имеют ограниченное применение. Поэтому одной из важнейших задач теоретического и экспериментального исследований является увеличение расходно-напорных характеристик ступеней ЭГД насоса.

Целями данной работы являются теоретическое и экспериментальное исследование ЭГД процессов, происходящих в ступенях насоса при питании источником тока пульсирующего напряжения; определение оптимальных параметров эффективной работы таких ступеней; создание конструкции многоступенчатого ЭГД насоса для холодильных и криогенных систем, который будет отличаться более высокой эффективностью работы в сравнении с ранее исследовавшимися конструкциями.

Научная новизна состоит в следующем:

1. Определен способ увеличения производительности ступеней ЭГД насоса посредством применения новой геометрии проточной части и системы электродов.

2. Определен метод повышения эффективности ступеней ЭГД насоса посредством применения пульсирующего напряжения.

3. Разработаны физическая и математическая модели процессов, происходящих в ступени ЭГД насоса при питании источником тока пульсирующего напряжения. В основу создания положены исследования двумерной модели электрического поля и тока. Программа расчета ЭГД насоса при пульсирующем напряжении, составленная по математической модели, позволяет определить величины перепада давления и расхода, возникающего конвективного тока, тока смещения и тока проводимости, эффективность работы ступени и ЭГД насоса в целом.

4. Впервые на основе теоретических и экспериментальных исследований процессов в ступени разработана многоступенчатая конструкция ЭГД насоса с питанием от источника тока пульсирующего напряжения для холодильных и криогенных систем.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Физическая и математическая модели процессов, происходящих в ступени ЭГД насоса при пульсирующем напряжении. Модели созданы с учетом радиальных составляющих напряженностей электрического поля и объемного заряда, тока, скорости, и позволяют определить величину возникающего конвективного тока, тока смещения и тока проводимости среды.

2. Результаты теоретического и экспериментального исследования ЭГД насоса при пульсирующем напряжении.

3. Рекомендации по разработке и применению ЭГД насоса при пульсирующем напряжении в холодильной и криогенной технике, системах кондиционирования и жизнеобеспечения.

Практическая ценность работы состоит:

- в создании методики расчета ступеней ЭГД насоса при пульсирующем напряжении на основе теоретических и экспериментальных исследований;

- в создании эффективной многоступенчатой конструкции ЭГД насоса при пульсирующем напряжении.

Реализация в промышленности

Результаты диссертационной работы были использованы при выполнении научно-исследовательских работ в ООО «НТК «Криогенная техника» (г. Омск).

Достоверность результатов работы обусловлена применением современных методов планирования и проведения эксперимента, статистических методов обработки экспериментальных данных.

Методы теоретического и экспериментального исследования

При теоретическом исследовании использовались классические законы гидродинамики, термодинамики и электродинамики и численные методы решения системы дифференциальных и интегральных уравнений с рядом граничных условий. При решении системы уравнений математической модели на ЭВМ использовались метод Рунге-Кутга и метод итераций.

При экспериментальном исследовании процессов в ступени и ЭГД насосе в целом для снятия расходно-напорной и вольтамперной характеристик проводился многофакторный эксперимент.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Международном технологическом конгрессе «Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения», (Омск, 2001); на Международной научно-технической конференции «Динамика систем, машин и механизмов» (Омск, 2002); Третей международной конференции «Повышение эффективности и безопасности воздухоразделительных установок» (Одесса, 2002); на Международном технологическом конгрессе «Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения» (Омск, 2003); Ш-м Международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения» (Омск, 2005).

Публикации

Основные материалы диссертации изложены в 6 публикациях.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, списка использованной литературы и приложения. Общий объем составляет 159 страниц, включая 54 рисунка и 12 таблиц. Список использованной литературы содержит 94 наименования.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы. Рассматриваются возможности применения ЭГД насоса в различных энергетических, холодильных и криогенных системах. Указаны задачи, поставленные в данной диссертационной работе.

Первая глава посвящена обзору и анализу состояния работ по ЭГД насосам. Проведен анализ потерь и методов повышения эффективности ЭГД преобразования.

Идея прямого преобразования электрической энергии во внутреннюю энергию рабочего тела возникла еще в конце XVIII века. Первые исследования таких устройств по преобразованию электрической энергии проводились Фарадеем (1843 г.), Аррениусом С (Arrenius S., 1897), Чаттоком A. (Chattock А, 1899). Попытки этих ученых (Аррениуса С. и Чаттока А.) в области электрогидродинамики оказались неудачными, КПД данных конструкции ЭГД нагнетателей не превышал 1 %. Вследствие неудачных экспериментов, работы в области электрогидродинамики были приостановлены.

С развитием техники и технологий, исследования вновь были возобновлены в 60-ые годы XX века. Достижения в области физики высоких напряжений на стыке с термодинамикой и гидродинамикой позволили научно обосновать процессы, происходящие в ЭГД преобразователях. К работам данного периода времени следует отнести работы Штуцера О. (Stuetzer О.), Лавтона И. (Lawton I.), Бортникова Ю.С., Рубашова И.Б., Зыкова В.А., Борока A.M. и др. Так, например, значение КПД ступени ЭГД насоса, конструкция которой была создана Штуцером, достигало около 20 %, а значение КПД многоступенчатой конструкции ЭГД насоса -10 %.

В Омском государственном техническом университете (ОмГТУ) на кафедре «Техника и физика низких температур» и в ООО «НТК «Криогенная техника» в течение 20 лет по данному направлению ведутся исследовательские работы Бума-гиным Г. И., Авдеевым Н. П., Дуловым А. Ф., Борисовым В. И., Начетным В. Г., Черновым Г. И., Раханским А. Е., Поповым Л.В, в результате чего была существенно увеличена эффективность работы ЭГД насосов. По данным научных работ этих авторов максимальные значения КПД ЭГД насосов в зависимости от конструкции и технических параметров находятся на уровне 17 - 40 %.

Следует отметить, что большинство исследований процессов ионизации и преобразования энергии в ЭГД насосах проводились при питании источником тока постоянного напряжения в ступенях с системой электродов: эмиттер - игла; коллектор - коаксиальный цилиндр или коаксиальный конус. Многие авторы называют такую систему электродов оптимальной, так как в ней был получен относительно высокий напор при сравнительно хорошей эффективности работы. Напор достигал 2 м. вод. ст., а КПД процесса ЭГД преобразования - 30% и более, однако, в ступенях с такой системой электродов имеются существенные недостатки. Диаметр каналов таких ЭГД преобразователей составлял 1-2,5 мм, это что обеспечивало относительно невысокий расход жидкости и, следовательно, малой мощности одной ступени. Для повышения расхода и мощности ЭГД насоса соединение ступеней выполнялось параллельно - последовательно. Экспериментальные

исследования многоступенчатых конструкций ЭГД насосов с такой системой электродов показали недостаточную эффективность из-за взаимного влияния ступеней и существенному усложнению конструкции ЭГД насоса.

В последние годы стала применяться новая система электродов: эмиттер -тонкостенный цилиндр, коллектор - коаксиальный цилиндр или конус, позволяющая улучшить расходно-напорные характеристики одной ступени ЭГД насоса. КПД таких ступеней также недостаточно высок из-за потерь от негативного влияния объемного заряда в зоне ЭГД преобразования, составляющих до 50 % суммарных потерь.

* С целью снижения влияния объемного заряда на эффективность работы ЭГД насоса было предложено использовать для питания эмиттера источник тока пульсирующего напряжения. Процессы, происходящие в ЭГД насосе в данных услови-

* ях, изучены недостаточно, отсутствовало математическое описание процессов.

Исходя из анализа известных теоретических и экспериментальных работ по исследованию и разработке ЭГД насосов, а также возможности его применения в энергетических, холодильных и криогенных системах, была поставлена основная цель работы: «Повышение эффективности ЭГД насоса для холодильной и криогенной техники путем применения пульсирующего напряжения».

Для достижения этой основной цепи были сформированы и основные задачи теоретического и экспериментального исследований процессов и конструкции ЭГД насоса при пульсирующем напряжении.

Во второй главе проведена разработка конструктивной схемы новой ступени и построены физическая и математическая модели процессов, протекающих в ступени ЭГД насоса при питании эмиттера пульсирующим напряжением, проведен теоретический анализ эффективности работы ЭГД насоса. Конструктивная схема ступени насоса представлена на рис. 1. В качестве эмиттера выбран тонкостенный цилиндр с заостренной кромкой, коллектора - кольцевой конус с цилиндрическими отверстиями для прохода жидкости, соосные диаметру эмиттера.

Предполагается, что образование объемного заряда происходит на поверхности острия эмиттера - тонкостенного цилиндра, а процессы преобразования энергий протекают в объеме межэлекгродного пространства и изменяются как во времени, так и в пространстве.

Физическая модель содержит следующие допущения:

- несжимаемость перекачиваемой среды;

- рабочую среду рассматриваем как сплошной континуум, состоящий из двух компонентов: нейтрального потока жидкости с плотностью р = const и потока заряженных частиц (объемного заряда) с плотностью q(x,t), которая рассматривается как ионный газ;

Рис. 1. Схема ступени ЭГД насоса:

1 - эмиттер; 2 - фторопластовое кольцо; 3 - коллектор; 4 - винт; 5 - шина;

6 - источник высокого пульсирующего напряжения

- постоянство диэлектрической проницаемости перекачиваемой среды е= const;

- пренебрежение передачей тепла от стенки канала к перекачиваемой среде и наоборот, а также переносом тепла теплопроводностью в осевом направлении;

- скорость перекачиваемой среды изменяется по длине канала и остается постоянной во времени dW/dt« 1 из-за ее высокой инерционности, так как питание ЭГД насоса производится с относительно высокой частотой пульсирующего напряжения;

- электрический заряд, образовавшейся в перекачиваемой среде при условии неравномерного электрического поля, как и в случае коронного разряда газа, является униполярным и имеет знак потенциала эмиттера;

- ионизация в перекачиваемой среде обусловлена электрохимическими процессами, поверхностной ионизацией и автоэлектронной эмиссией;

- движение пространственного заряда происходит порциями одного и того же знака (в частности, отрицательного знака), которые разделены между собой свободным от зарядов пространством.

Математическая модель разработана с учетом конструкции системы электродов и проточной части в квазиодномерном приближении при нестационарном протекании процессов и позволяет оценить влияние поля пространственного заряда на эффективность работы насоса при пульсирующем напряжении. Данная математическая модель существенно отличается от ранее рассматриваемых математических моделей и имеет следующие отличия:

- учтены радиальные составляющие тока и скорости;

- учтены радиальные составляющие напряженности от внешнего электрического поля и напряженности от объемного заряда;

- вычисляются значения конвективного тока, тока смещения и тока проводимости;

- питание короны обеспечивается пульсирующим напряжением. Уравнение пульсирующего напряжения имеет следующий вид:

где а>=2я-/~ угловая частота, рад/с;

/=1/7;- частота пульсирующего напряжения, Гц;

< - время, с;

Т„ - период пульсации напряжения, с;

ио - амплитуда пульсирующего напряжения, В;

и„ - постоянная составляющая пульсирующего напряжения, В. Это значение выбирается из условия 0<[/„ < и. Добавление постоянной начальной составляющей напряжения (/„ обеспечивает отсутствие возможности возникновения генераторного режима.

Математическая модель представляет собой систему следующих уравнений:

- дифференциальных уравнений: профиля канала (2), границы области существования объемного заряда (3), плотности осевой составляющей конвективного тока (4), образуемого перепада давлений (8), уравнение тока смещения (19),

- интегральных уравнений: осевой и радиальной составляющих напряжен-ностей внешнего электрического поля (12) и (13), осевой и радиальной составляющих напряженностей поля от объемного заряда (14) и (15), среднего интегрального перепада давлений в ступени (24), среднего интегрального напряжения в ступени (25), среднего интегрального тока на эмиттере (26);

- уравнений: плотности объемного заряда (5), площади поперечного сечения объемного заряда и площади поперечного сечения канала (6), осевой и радиальной составляющих плотности конвективного тока (7), осевой составляющей скорости заряженных частиц (9), суммарных радиальной и осевой составляющих напряженностей электрического поля (10) и (11), осевой составляющей конвективного тока (16), тока проводимости (17), суммарного тока (18), подвижности зарядов (20), расхода (21), скорости звука (22), КПД ЭГД преобразования (23);

Граничные и начальные условия приведены в уравнениях (27) - (40).

11(1) = £/„ +иа фтш

(1)

_ ¡у(х,{) Г JeI{x,í}EI{x,t)

:,1) У¥\Х,1) иехУХ^УЕхУХ,!) а

(2)

где /,(<)- координата линии соприкосновения границы объемного заряда с поверхностью коллектора;

йх Кх{х,1)я{х) Л!

р (г л

1М)<х<ь'

где /гСх) = 4я- /гз Л(4 1Ч ^х^Ь,

к д1 v' & ; * 4л(х> {х, 0 = №(х,()+Ь-Е„ {х, ;

£,(*,/)= £„(*,'); /• А С/(/) ('У ¿Г п Л,

г , , £/(/) V йг Л,

\ е-^-Х^.е) ~2<Х > где Ь, = (к - 8)/4>/2Д, ;

Ш_{'7]_*_ л

{х + гм)ЩЬг) >

° е-1-3"

V

2 ,

ч 2л/2Л3,

(V)

Е (х л "(О Г йг

^-(ъ-хмьл! в г1__з1£_у т^41,

е I 2л/2Лз;

гк ,-

где 2 = (2^з-31>1 ' 6 = + +

для волны в промежутке

О •<: х -< х„

для волны в промежутке -*-а -<х-<хь

Еа{х,1) =

1

Юя- -5

для волны в промежутке хь ^

ЕЛ*, 0 =

г * =2 агЛ&й

где • ^ у;

Ух -У? +<гМ-*Х-Ш-*>У=

где

= Т Ъ = .при(е [О, Т/2]

1Н ' 1ц г '

.иЫ-щ^УкМ о<х</е(()

, ч дЕ(х,1)

(15)

(16)

(17)

(18) (19)

где Ьо, щ ро - соответственно подвижность заряженных частиц, динамическая вязкость и давление жидкости при нормальных условиях;

т = рИг{х^)Г{х),

а = - р);

где К - коэффициент сжимаемости;

з и ;

I ш

Др = - и Др(*.«)Л;

А «о

У=-рЛМ)++ЛДф.

1п О

Граничные и начальные условия

р(0,0) = р(0,0 = р0,

(0,0) = №0+Ь-Е',Же(0,0 = К+Ь-Ех{ 0,/); Ех{т = Е\ Ех(0,0 = £Д0,0 + £,(0,0;

£е,(0,0) = 0,£„(0,0) = 0;

_

272-^-3-^1 ¿У Згз '

^(0,0) =

г..-1п

\Л

2л/2 ■ Л, - 3 • I, _ £/(>)

г_-1п

^(0,0)=-

с/.

•1п

\л

гЛ-^-ъ-ь)^

(л/2 + 1 -а, О

(21) (22)

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

• 1п

■/«(0,0=

А1п

и®

гУг-^-з-О ь гЛ-Ъ-ъ-ь)^ Уе(0,0)=0,

Ал ■ Яъ е с,_

(Л + 1 -а,-О

(£/(/)- £/''У^.М (37)

2-^2 ■ -3£ •/.(0,0) =-

2 • г •1п

7 л

2л/2-Лз-31 СО

1-

3 • г.

2л/2Лз

2г 1п

К 2л/2-Л,-3-г "1 £ )

2л/2-Л,-3 £ )г,

1-

Зт,

2л/2Л

(38)

(39)

(40)

з У

Для определения эффективности ЭГД насоса при пульсирующем напряжении учитываются следующие потери: суммарные потери, связанные с ионизацией потока (41); потери, связанные с утечками заряда на стенки и уменьшением рабочего тока в зоне рекомбинации зарядов (42); потери на преодоление потенциального барьера (43); тепловые потери (44); потери на гидравлическое сопротивление (45).

Потери в ступени ЭГД насоса при питании источником тока пульсирующего напряжения определяются по следующим формулам:

т

п,=у]л0,0 УЛ,

« О

где <р - потенциал - напряжение зажигания коронного разряда; ■"л 0 0

П„ = -— ] (*,(х(М),г)-^(дс,

где (р% (•*(,+!)>') ~ % (*/ >') - суммарная (рабочая) разность потенциалов зоне преобразования энергии;

т. I

Па =а— ]\Ч{х,{)ЕгМ¥{х)сМ1,

(41)

(42)

(43)

где Р(х) - площадь поперечного сечения канала;

п,=

где 2 - коэффициент гидравлического сопротивления в канале, конфузоре, диффузоре соответственно,

W, Wc, WK - скорость перекачиваемой среды в канале, на входе в канал, в конфузоре соответственно.

Полученная математическая модель (1) - (45) решалась численным способом на ЭВМ. Программа составлена на языке Object Pascal с использованием интегрированной среды Delphi.

Численное решение уравнений математической модели позволяет получить:

1. Вольтамперные характеристики ЭГД насоса при различных давлениях.

2. Распределение и величину скорости перекачиваемой среды Щх) по длине канала ступени при различных амплитудах и частотах изменения напряжения.

3. Распределение и значение давления перекачиваемой среды p(x,t) по длине канала ступени в различные моменты времени при различных амплитудах и частотах изменения напряжения.

4. Величину внешнего радиуса re(x,t) области существования объемного заряда по длине канала ступени при различных амплитудах и частотах изменения напряжения и различных расходах церекачиваемой среды ш.

5. Распределение осевой Ex(x,t) и радиальной Er(x, t) составляющих напряженности электрического поля по длине зоны преобразования и во времени при различных амплитудах и частотах изменения напряжениях.

6. Распределение конвективного тока Je(x,t), тока смещения Ja,(x,t) и суммарного тока J(x,t) по длине канала ступени в различные моменты времени при различных амплитудах и частотах изменения напряжения.

7. Расходно-напорные характеристики, как отдельной ступени, так и многоступенчатого ЭГД насоса при различных амплитудах и частотах изменения напряжениях.

8. Оценку эффективности работы ступени и многоступенчатого ЭГД насоса в виде термодинамического КПД при различных расходах перекачиваемой среды и амплитудах и частотах изменения напряжения.

На рис. 2 показана расчетная расходно-напорная характеристика ЭГД насоса с двадцатью последовательно включенными ступенями. Расчет проводился для хла-дона R22 при температуре О °С и давлении 0,4975 МПа (4,975 бар) с условием применения ЭГД насоса в холодильной системе. На рис. 3 представлена расчетная вольтамперная характеристика ступени ЭГД насоса при различных значениях частоты. На основе проведенных расчетов были выбраны оптимальные условия работы многоступенчатого ЭГД насоса с расходом т=90 г/с: Umax=35 кВ,/=200 Гц. Развиваемый перепад давлений составил Др = 360 кПа при потребляемой мощности /VM =0,16 кВт, что соответствует общему КПД 55 %. В таблице 1 представлены сравнительные характеристики ЭГД насоса при различных режимах работы.

Кроме того, были выполнены расчеты данной конструкции ЭГД насоса применительно к перекачке кремнийорганической жидкости ПМС-1,5 приисход-

ных параметрах: начальное рабочее давление 1 бар, расход 60 г/с, напряжение 35 кВ, частота пульсирующего напряжения 190 Гц Оптимальные условия работы наблюдаются при развиваемом перепаде давлений 300 кПа. Потребляемая мощность ЛГМ при этом составляет 0,14 кВт, а КПД - 53 %.

-Ар,«п» ириМЮ Гц(ит*23 «В) Л а «Я* пзкВД00ГаШти**ХяВ) А а <П» га> Г-200 Гц (ити-ЗЗ жВ) -КПД.У. ч»М00 (1Ьмг43 А) -НчВг при Г-200 Гц (и-25 й) -КПД.У. п Г-200 Гц Штвх-За А) -МщВт пр«МаОГ«(и-Э0 А)

- КПД.У* щж М00 ГЪ (Цпи-ЗЗ Л)

- Мд Вт пр. С-2ГО Гд Ш-Ц «В1

Рис. 2. Расчетная расходно-напорная характеристика ЭГД насоса при различных значениях пульсирующего напряжения с частотой 200 Гц

1эм,мкА

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Рис. 3. Расчетная вольтамперная характеристика ступени ЭГД насоса при различных значениях частоты

Таблица 1

№ п/п Режим работы насосов т, г/с Др, кПа кпд, % Вт

1 ЭГД насос на постоянном напряжении и = 35 кВ, 1 = 0 °С, р = 4,975 бар, Я 22 50 245 43 21

2 ЭГД насос при пульсирующем напряжении и = 35 кВ, ^ = 200 Гц, 1 = 0 °С, р=4,975 бар, Л 22 90 360 55 16

В третьей главе поставлены задачи экспериментального исследования ступеней ЭГД насоса при питании источником тока пульсирующего напряжения, описан экспериментальный образец и стенд для его исследования, разработана методика экспериментального исследования, приведены результаты экспериментальных исследований ЭГД насоса и их анализ. А также даны рекомендации по конструированию ЭГД насосов при питании от источника тока пульсирующего напряжения для холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения.

Экспериментальная модель ЭГД насоса при питании от источника тока пульсирующего напряжения состоит из диэлектрического корпуса, в котором последовательно установлены 20 ступеней. Корпус закрыт металлическим кожухом для экранирования электрического поля. Размеры ступени ЭГД насоса представлены в таблице 1. Характеристики экспериментальной модели многоступенчатого ЭГД насоса представлены в таблице 2.

Таблица 1

Конструктивные размеры ступени ЭГД насоса

Обозначение В* 1, ¡2

Величина, мм 18 12 22 6 6 1,5

Примечание. Радиус кривизны коронирующей кромки эмиттера гм=10 - 20 мкм.

Таблица 2

Характе ристики экспериментальной модели многоступенчатого ЭГД насоса

№ п/п Характеристика Значение

1 Расход, кг/с 0,01 -0,10

2 Развиваемый напор, м 16-25

3 Рабочее давление, МПа до 9

4 Потребляемая мощность, кВт 0,1-0,3

5 Габариты, мм: диаметр длина 60 665

6 Масса, кг 4

Экспериментальный стенд (рис. 4) представляет собой замкнутый герметичный циркуляционный контур, который состоит из ЭГД насоса 3, расходомера 1, образцовых манометров 8, баллона с жидким хладоном 5, источника высокого напряжения (ИВН) 6, микроамперметра 7 (марка М136 в комплексе с шунтом Р26). Регулирование расхода в контуре производилось с помощью дроссельного вентиля 2. Экспериментальный стенд заземлен.

Рис.4. Схема экспериментального стенда ЭГД насоса: 1 - расходомер; 2 - дроссельный вентиль; 3 - ЭГД насос; 4 - вентили; 5 - баллон с рабочим веществом; 6 - источник высокого пульсирующего напряжения; 7 - микроамперметр; 8 - манометры

Экспериментальные расходно-напорные характеристики ЭГД - насоса на хладоне Я22 при напряжениях: и = 35, 30, 25 кВ подтвердили расчетные характеристики, полученные при одних и тех же параметрах: г =0°С,/=200 Гц.

Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований работы ЭГД насоса при питании от источника тока пульсирующего напряжения позволяют говорить об удовлетворительной сходимости. Расхождение основных внешних характеристик составляет не более 15 %. Разница значений теоретических и экспериментальных величин обусловлена введением допущений при составлении физической и математической моделей, погрешностью усреднения основных величин по поперечному сечению проточной части канала ступени и погрешностью приборов. Значение общего КПД составляет 55 %, а экспериментального КПД-49,5%.

Четвертая глава посвящена рекомендациям по применению ЭГД насоса при питании от источника пульсирующего напряжения в холодильной технике, системах кондиционирования и жизнеобеспечения.

В этой главе показаны преимущества при использовании ЭГД насоса:

- в холодильной системе с использованием естественного холода окружающей среды в зимнее время холодопроизводительностью 40 кВт на хладагенте К22 или другом хладагенте с приемлемыми диэлектрическими свойствами (например, 13.12, Я134а, Я142Ь), позволяющей экономить до 20 МВт ч/год электроэнергии;

- в криогенных системах, например, передвижных ВРУ малой производительности, где ЭГД насос может использоваться для подачи кислорода в конденсатор разрезного узла ректификации;

- в замкнутых системах термостатирования на основе криогенной газовой машины;

- в установках систем кондиционирования и жизнеобеспечения, например, в бортовых криогенных системах охлаждения фотоприемных устройств инфракрасного спектра.

Заключение и выводы:

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований процессов в ЭГД насосе при пульсирующем напряжении с предложенной системой электродов можно сделать следующие заключение и выводы:

1. Теоретически обоснован и экспериментально доказан метод нестационарной нейтрализации негативного влияния объемного заряда на эффективность ЭГД преобразования путем питания разряда пульсирующим напряжением с постоянной составляющей.

2. Разработанные физическая и математическая модели процессов в ступени ЭГД насоса позволили выявить основные зависимости развиваемого конвективного тока, перепада давления и производительности от приложенного пульсирующего напряжения с учетом геометрии и формы системы электродов и профиля канала, параметров и состояния перекачиваемой среды.

3. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования, процессов в ЭГД насосе подтвердили возможность значительного повышения мощности (в 2-3 раза) отдельной ступени путем увеличения конвективного тока и, как следствие, ее производительности.

4. Экспериментальные исследования процессов в многоступенчатом ЭГД насосе подтвердили адекватность разработанной математической модели с экспериментом, доказали работоспособность ЭГД насоса на хладонах, применяемых в холодильных системах, например в холодильных системах с использованием наружного холода в осенне-весенний и зимний периоды года.

5. Предложенные рекомендации по конструированию ступеней и многоступенчатого ЭГД насоса при пульсирующем напряжении позволяют разрабатывать насосы различной производительности и перепада давления для работы в энергетических системах, холодильной и криогенной технике, системах кондиционирования и жизнеобеспечения небольшой мощности.

Список публикаций по теме диссертации

1. Бумагин Г. И., Зиновьева А. В. Особенности работы ЭГД - насоса при пульсирующем напряжении // - Сборник докладов технологического конгресса «Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения». - Ч. 1, Омск, 2001. - С. 202 - 204.

2. Бумагин Г. И., Зиновьева А. В., Попов Л. В. Исследование ЭГД - насоса для перекачки хладонов при пульсирующем напряжении // Тезисы докладов IV международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин». - Омск: ОмГТУ, 2002. - С. 393 - 396.

3. Бумагин Г. И., Зиновьева А. В., Попов J1. В., Раханский А. Е. Результаты исследования ЭГД - насоса для холодильной и криогенной техники // Сборник трудов II международной конференции «Современые проблемы холодильной техники и технологии». - Одесса: ОГАХ, 2002. - С. 143 - 145.

4. Бумагин Г. И., Зиновьева А. В., Попов J1. В. Исследование элекгрогидроди-намического насоса для перекачки хладонов и криогенных жидкостей при пульсирующем напряжении // Технические газы. - Одесса: Украинская ассоциация производителей технических газов «УА - СИГМА», 2003. - № 1. - С. 12 -16.

5. Бумагин Г. И., Зиновьева А. В., Овчинников С. Г., Раханский А. Е. К расчету конвективного тока и тока смещения ЭГД - нагнетателя при пульсирующем напряжении // Вестник международной академии холода. - С. Петербург, 2004 .-№ 1.-С. 23 - 26.

6. Бумагин Г. И., Зиновьева А. В. Основные результаты исследования ЭГД насоса при пульсирующем напряжении для холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения// - Сборник докладов технологического конгресса «Военная техника, вооружение и технологии двойного назначения». - Ч. 1, Омск, 2005 - С. 210 - 212.

Отпечатано с оригинала-макета, предоставленного автором

ИД №06039 от !2 10 2001

Подписано в печать 14.1005 Формат 60x84 Отпечатано на дуплккаторе Бумага офсетная Уел печ л 1,25 Уч -изд. л 1,25 Тираж 100 Заказ 585.

Издательство ОмГТУ Омск, пр Мира, II т 23-02-12 Типография ОмГТУ

I

* 16 8 67

РНБ Русский фонд

2006-4 12560

Г

ОСНОВНЫЕ ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

С ВВЕДЕНИЕ

1. Физические основы и анализ состояния работ по

ЭГД насосам.

1.1. Принцип работы и физические основы ЭГД насоса.

1.2. Анализ внутренних потерь в проточной части ступени

ЭГД насоса.

1.2.1. Методы нейтрализации негативного влияния пространственного заряда.

1.3. Анализ состояния работ по ЭГД нагнетателям.

1.4. Выводы и задачи исследования.

2. Теоретический анализ и математическая модель нестацио-Р парных процессов в ЭГД насосе при питании пульсирующем напряжением.

2.1. Задачи исследования.

2.2. Физические принципы нестационарных процессов в ЭГД насосе при пульсирующем напряжении.

2.3. Требования к свойствам и выбор перекачиваемой жидкости.

2.4. Построение математической модели нестационарных процессов в ЭГД насосе при пульсирующем напряжении.

2.4.1. Определение осевой и радиальной составляющих напряженности электрического поля от приложенного потенциала.

2.4.2. Определение осевой и радиальной составляющих напряженности электрического поля от объемного заряда. г 2.4.3. Определение уравнения электрического поля.

2.4.4. Определение конвективного тока.

2.4.5. Определение профиля канала.

2.4.6. Определение уравнение движения.

2.4.7. Оценка эффективности ступени ЭГД насоса при пульсирующем напряжении.

2.4.8 Математическая модель ЭГД насоса при пульсирующем напряжении.

2.5. Результаты расчета и анализ нестационарных процессов в ЭГД насосе при пульсирующем напряжении.

2.5.1. Результаты расчета токов и анализ их зависимости от величины и частоты подаваемого напряжения.

2.5.2. Результаты расчета напряженностей и анализ возникновения электрических полей возле эмиттера.

2.5.3. Результаты расчета давления и анализ его зависимости от величины и частоты подаваемого напряжения.

2.5.4. Результаты расчета скорости зарядов и скорости рабочего потока.

2.5.5. Анализ влияния частоты пульсирующего напряжения и длины межэлектродного пространства на эффективность ЭГД процесса.

2.5.6. Анализ влияния геометрии ступени на расходно-напорную характеристику ЭГД насоса.

2.5.7. Анализ расходно-напорной характеристики ступени ЭГД насоса при пульсирующем напряжении.

2.5.8. Методика расчета и анализ потерь в ступени ЭГД насоса при пульсирующем напряжении.

2.6. Выводы.

3. Экспериментальные исследования ЭГД насоса при пульсирующем напряжении.

3.1. Задачи исследования.

3.2. Экспериментальный образец и экспериментальный стенд для исследования ЭГД насоса при пульсирующем напряжении.

3.2.1. Экспериментальный образец ЭГД насоса.

3.2.2. Экспериментальный стенд для исследования ЭГД насоса при пульсирующем напряжении.

3.3. Методика экспериментального исследования.

3.4. Результаты экспериментальных исследований ЭГД насоса при пульсирующем напряжении и их анализ.

3.5.Методика обработки и оценки погрешностей экспериментальных исследований ЭГД насоса при пульсирующем напряжении.

3.6. Выводы.

3.7. Рекомендации по конструированию ЭГД насоса при пульсирующем напряжении. с 4. Перспективы применения ЭГД насоса при пульсирующем напряжении в криогенной и холодильной технике, системах кондиционирования и жизнеобеспечения.

4.1 Перспективы применения ЭГД насоса при пульсирующем напряжении.

4.2. Применение ЭГД насоса при пульсирующем напряжении в криогенной и холодильной технике, системах кондиционирования и жизнеобеспечения.

Современные тенденции развития энергетических систем и, в частности холодильных и криогенных установок, выдвигают новые требования к надежности и экологической безопасности работы машин сжатия и расширения, а также требуют улучшения эффективности их работы и степени автоматизации процессов. Эти обстоятельства заставляют вновь обратить внимание ученых на электрогидродинамические (ЭГД) преобразователи энергии.

Применение ЭГД преобразователей позволяет не только повысить эффективность работы, но и значительно улучшить эксплуатационные свойства холодильных, криогенных и энергетических систем за счет отсутствия движущихся механических частей и смазочных материалов, а именно:

- обеспечить полную герметичность, поскольку нет необходимости создавать зазоры для обеспечения движения механизмов;

- снизить уровень шума и вибраций;

- увеличить надежность и ресурс работы;

- работать в условиях низких температур и невесомости;

- упростить регулирование производительности за счет изменения напряжения питания на эмиттере.

Перечисленные преимущества говорят о необходимости разработки новых типов высокоэффективных ЭГД преобразователей энергии различного назначения. Проведенные многочисленные исследования и разработки ЭГД преобразователей показывают, что их КПД находится на недостаточно высоком уровне. Максимальные значения КПД современных ЭГД насосов находятся на уровне 20 - 40 % [1 - 3], ЭГД генератора-детандера - на уровне 50 - 60 % [4, 5], ЭГД компрессора - на уровне 30 - 40 % [6 - 8].

Кроме этого, экспериментальные образцы ЭГД преобразователей энергии, исследуемые ранее, не превышали по мощности 20 Вт. Дальнейшее повышение значений КПД и мощности ЭГД преобразователей является одной из важнейших задач их разработки и исследования.

В данной работе решается задача повышения КПД ЭГД насоса, необходимого для подачи хладагентов и других сжиженных газов, создания конструкции ЭГД насоса, способной работать при параметрах реальных энергетических, холодильных и криогенных систем.

Разработка высокоэффективного ЭГД насоса для энергетических, холодильных, криогенных систем и внедрение его в промышленность является актуальной и важной научно-технической задачей и имеет перспективное научное направление в технике и физике низких температур.

Проблема разработки

Теоретический анализ процессов в ЭГД преобразователях проводился большинством авторов при постоянном питающем напряжении и напряженности электрического поля в зоне преобразования [1 - 8]. При этих условиях отмечается негативное влияние объемного заряда на эффективность процессов в ЭГД преобразователях.

Для уменьшения потерь от объемного заряда авторы [9, 10] предложили проводить питание ЭГД насоса на пульсирующем напряжении.

Первые предварительные эксперименты ЭГД насоса при подаче на эмиттер пульсирующего напряжения показали, что при подаче на эмиттер пульсирующего напряжения эффективность процесса при определенных условиях существенно повышается, по сравнению с питанием постоянным напряжением [9, 11].

Экспериментальные исследования проводились на различных образцах ЭГД насосов небольшой мощности не более 20 Вт и одноступенчатых моделях с мощностью менее 1 Вт. Повышение мощности одной ступени путем конструктивной проработки ступени ЭГД насоса является также важной задачей дальнейших теоретических и экспериментальных исследований.

Детальное теоретическое и экспериментальное исследование процессов, происходящих в новой конструкции канала ЭГД насоса при подаче пульсирующего напряжения, а также вопрос реализации этой технологии в технике являются главной задачей дальнейших исследований процессов ЭГД насосе. Решение этой задачи позволит найти оптимальные условий работы в новой конструкции каналов и электродов с существенным повышением эффективности работы ЭГД насоса.

Научная новизна и основные результаты состоят в следующем:

1. Определен способ увеличения производительности ступеней ЭГД насоса посредством применения новой геометрии проточной части и системы электродов.

2. Определен метод повышения эффективности ступеней ЭГД насоса посредством применения пульсирующего напряжения.

3. Разработаны физическая и математическая модели процессов, происходящих в ступени ЭГД насоса при пульсирующем напряжении. Данные модели основаны на исследовании двумерной модели электрического поля и тока, которые позволяют определить величину возникающего конвективного тока, тока смещения и тока проводимости, эффективность работы ступени и ЭГД насоса в целом.

4. Впервые на основе теоретических и экспериментальных исследований процессов, происходящих в ступени ЭГД насоса, разработана его многоступенчатая конструкция с питанием от источника тока пульсирующего напряжения для холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Физическая и математическая модели процессов, происходящих в ступени ЭГД насоса при пульсирующем напряжении. Модели созданы с учетом радиальных составляющих напряженностей электрического поля и объемного заряда, тока, скорости, и позволяют определить величину возникающего конвективного тока, тока смещения и тока проводимости среды.

2. Результаты теоретического и экспериментального исследования ЭГД насоса при пульсирующем напряжении.

3. Рекомендации по разработке и применению ЭГД насоса при пульсирующем напряжении в холодильной и криогенной технике, системах кондиционирования и жизнеобеспечения.

Практическая ценность работы состоит:

- в создании методики расчета ступеней ЭГД насоса при пульсирующем напряжении на основе теоретических и экспериментальных исследований;

- в создании эффективной многоступенчатой конструкции ЭГД насоса при пульсирующем напряжении.

Реализация в промышленности

Результаты диссертационной работы были использованы при выполнении научно-исследовательских работ в ООО «НТК «Криогенная техника» (г. Омск).

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Международном технологическом конгрессе «Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения», (Омск, 2001); на Международной научно-технической конференции «Динамика систем, машин и механизмов» (Омск, 2002); Третей международной конференции «Повышение эффективности и безопасности воздухораздели-тельных установок» (Одесса, 2002); на Международном технологическом конгрессе «Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения» (Омск, 2003); Ш-м Международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения» (Омск, 2005).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

В диссертации осуществлены поставленные задачи по повышению эффективности работы нового типа насоса - ЭГД насоса путем применения пульсирующего напряжения. Данная работа может быть квалифицирована, как новое перспективное научное направление в низкотемпературной технике и энергетике. На основе теоретических и экспериментальных исследований был разработан и создан экспериментальный образец ЭГД насоса при пульсирующем напряжении с высокой эффективностью работы, не имеющий аналогов в мировой практике, на параметры необходимые для практической его реализации в промышленных низкотемпературных и энергетических системах. На базе разработанных инженерных методик расчета ЭГД выполнен опытный образец ЭГД насоса с источником высокого напряжения для перекачки различных диэлектрических жидкостей, включая хладагенты и криоагенты.

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1. Теоретически обоснован и экспериментально доказан метод нестационарной нейтрализации негативного влияния объемного заряда на эффективность ЭГД преобразования путем питания разряда пульсирующим напряжением с постоянной составляющей.

2. Обобщена и расширена физика нестационарных процессов, происходящих в ЭГД насосе при пульсирующем напряжении.

3. Разработана математическая модель нестационарных процессов в ступени ЭГД насоса при пульсирующем напряжении. Математическая модель построена на двухмерной модели электрического поля и позволяет провести исследования и анализ распределения электрогидродинамических параметров в зоне ионизации, основной рабочей зоне и зоне рекомбинации, а также дать оценку эффективности работы ЭГД насоса с учетом влияния поля объемного заряда, параметров и свойств рабочего тела, режима работы и геометрии канала.

4. Разработана методика расчета потерь мощности в ЭГД насосе при пульсирующем напряжении, основанная на расчетном распределении электрофизических, термодинамических и гидродинамических параметров в проточной части.

5. Разработан и исследован экспериментальный образец ЭГД насоса при пульсирующем напряжении. Определены оптимальные размеры и форма проточной части ступени. За оптимальную конструкцию основной ячейки ЭГД насоса принята ступень с системой электродов: эмиттер выполнен в виде тонкостенной трубки, заостренной со стороны коллектора, а коллектор — в виде кольцевого конуса.

6. На основе теоретических и экспериментальных исследований были найдены оптимальные условия работы ЭГД насоса при пульсирующем напряжении: величина напряжения, частота пульсирующего напряжения, массовый расход.

7. Впервые в мировой практике создана конструкция ЭГД насоса при пульсирующем напряжении для холодильных и тепловых систем.

8. Разработаны рекомендации по конструированию и применению ЭГД насоса в энергетике, холодильной и криогенной технике, системах кондиционирования и жизнеобеспечения.

1. Бумаги» Г.И., Попов Л.В., Рахаиский А.Е. Применение ЭГД-насоса в холодильных системах // Омский научный вестник. 2001№ 3. с. 18-23.

2. Бумагин Г.И., Попов Л.В., Раханский А.Е. Исследование процессов в ступени ЭГД-насоса с новой системой электродов // Вестник международной академии холода, выпуск 1. -2001. с. 32-35

3. Бумагин Г.И. Методы повышения эффеюпвности и единичной мощности ступени ЭГД преобразователя энергии // - Известия ВУЗов. Энергетика.1990.-№3.

4. Бумагин Г. И., Рогальский Е. И. Перспеютшы применения ЭГД-генератора-детандера в криогенных системах // Сборник докладов технологического конгресса. - Часть 1, Омск, 2001 г.-С. 197-199.

5. Бумагин Г.И., Раханский А.Е. Возможности создания ЭГД компрессора для холодильной техники на озонобезопасных хладагентах // Международная конференция "Холод и пищевые продукты": Тезисы докладов. — С-Пб.: 1996.-С. 56.

6. Бумагин Г.И., Раханский А.Е. Математическая модель процесса в ступени ЭГД компрессора с системой электродов игла-конус // Криогенное оборудование и криогенные технологии. Сборник научных трудов. — Омск. АО «Сибкриотехника» 1997. ч. 2 - С. 86 - 93.

7. Бумагин Г.И., Раханский А.Е., Савинов А.Е., Сухих A.A. Перспективы применения ЭГД компрессора в холодильной технике // Холодильная техника. - 1995.-№ 2. - С. 28-30.

8. Бумагин Г. И., Авдеев Н. П., Дудов А. Ф. Исследование ступени ионно-конвекционного насоса с питанием короны пульсирующем напряжением // Известия ВУЗов. Энергетика. 1984. - № 11. - С. 60 - 64.

9. Бумаги» Г. И., Авдеев Н. П., Дудов А. Ф. Перемещение криогенных жидкостей в ионно-конвекционном насосе // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1987. - № 2. - С. 46 - 50.

10. Янтовский Е. И. О схемах гидродинамических генераторов электроэнергии // Магнитная гидродинамика. 1969. - № 2. - С. 29 - 37.

11. Литовский Е.И., Апфельбаум Н.С. О механизме изотермической электроконвекции в сильном неоднородном электрическом поле // Магнитная гидродинамика. Рига: ИФ, 1981. - С. 78 - 82.

12. H.Stuetzer О. Ion Trasport high voltage generators // Rev. Scientific Instit. -1961.-№ 32.-p. 16-22.

13. Рубашов И.Б., Бортников Ю.С. Электрогазодинамика. M.: Атомиздат, 1971.-168с.

14. Мик Дж., Крегс Дж. Электрический пробой в газах. М.: Изд. иностр. лит, 1960.-605 с.

15. П.Остроумов Г.А. Взаимодействие электрических и гидродинамических полей. Физические основы электрогидродинамики. — М.: Наука, 1979. — 370 с.

16. Янтовский Е.И., Апфельбаум М.С. Струйные течения диэлектрической жидкости от высоковольтного электрода // Магнитная гидродинамика-1976. № 3- С.55-59.

17. Болога М. К., Бурштейн Н. Ф., Гросу Ф. П. Неустойчивость термически неоднородного слоя слабопроводящей жидкости в электрическом поле // Изв. АН СССР. МЖГ. 1974. - № 6. - С. 6 - 133.

18. Yamashita Н., Izawa Т., Amano Н. The effects of additives on liquid motion in transformer oil under non-uniform field // J.Phys. D. Appl.Phys-1975. -V.8.-№ 2. — P. 117- 122.

19. И.Сергель О. С. Прикладная гидрогазодинамика. М.: Атомиздат, 1971. -161 с.

20. Налетова В. А. О силах, действующих на слабопроводящий диэлектрик в электрическом поле//Изв. АН СССР, МЖГ. 1977. -№ 1.-С. 155 - 157.

21. Стишков Ю. К. , Рынков 10. М. Напряженность электрического поля и объемный заряд в технических диэлектриках // Коллоидный журнал. -1978.-№6.-С. 1204- 1206.

22. Стишков Ю.К. Объемный заряд и ЭГД-течения в симметричной системе электродов//ЭОМ.- 1982.-№ 1.-С. 58-61.

23. Ватажин А. Б., Грабовский Б. И., Лихтер Б. А. Электрогазодинамические течения. М.: Наука, 1983. - 344 с.

24. Ватажин А. Б., Любимов Н. А., Регирер С. А. Магнитодинамические течения в каналах. М.: Наука, 1970. - 672 с.

25. Верещагин И. П. , Левитов В. И., Мирзабекян Г. 3. Основы электрогазодинамики дисперсных систем. М.: Энергия, 1974. - 476 с.

26. Иоссель Ю. Я. Электрические поля постоянных токов. Л.: Энергоатом-издат, 1986.- 159 с.

27. Калашников С. Г. Электричество. М.: Наука, 1970. - 666 с.

28. Янтовский Е. И., Апфельбаум Н. С. О механизме изотермической электроконвекции в сильном неоднородном электрическом поле // Магнитная гидродинамика. Рига: ИФ, 1981. - С. 78 - 82.

29. Kettani M. Direct Energy Convension // Addison- Wesly Publishing Company, London. 1970. - P. 292 - 326.

30. Зыков B.A. Атмосферный униполярный примесный тандем-ионный двигатель // Магнитная гидродинамика. 1974. - № 3. - С. 80-89.

31. Зыков В.А. Исследование газового двигателя: Диссертация кандидата технических наук. М., 1971. - 150 с.34.3ыков В.А. Элементы электродинамики униполярных газовых течений // ТВТ АН СССР. 1969. - № 6. - С. 1117-1125.

32. Борок Л. M. Электрогазодинамический компрессор с нейтрализацией пространственного заряда // ТВТ АН СССР. № 6. - С. 991-996.

33. Бумагин Г. И. Методика расчета и анализ потерь в проточной части ЭГД расширительной машины // Известия ВУЗов. Энергетика. 1989. — № 7. — С. 69-74.

34. Чернов Г. И. Разработка и исследование кислородного крио-ЭГД-насоса для энергетических систем космических аппаратов: Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. — Омск, 1999 г. 19 с.

35. Авдеев Н. П., Дудов А. Ф., Тушканов С. В. К проблеме создания многоступенчатого ЭГД — насоса // Тезисы докладов III Международной конференции «Современные проблемы электродинамики жидких диэлектриков»- Санкт Петербург, 1994. - С. 7 - 8.

36. Kahn В., Gourdine M. Electrogasdynamic power generation // AIAA Journal. -1964.-№2.-P. 8-16.

37. Coy С. Гидродинамика многофазных систем. M.: Мир, 1971. - 536 с.

38. Патент № 2176366, МКИ F24F3/16. Устройство для озонирования воздуха. / Мынка А. А., Поляков Н. П. (Россия). Опуб. 27.11.01.

39. Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству // Изв. АН СССР. 1947. - № 1. - С. 30 - 37.

40. Arrhenius S. Versuche über dielectrische Spitzwirkung // Ann. Phys. u. Chem.- 1897. № 63. - P. 305 — 311.

41. Chattock A. On the velocity and mass of ion in the electric wind in air// Philos. Mag. and J. Sei. 1901. - V. 6. - P. 79 - 83.

42. Stuetzer O. Ion Drag Pressure Generation // Journal Applied Physics. 1959. vol. 30.-№ 7.-P. 246-256.

43. Stuetzer О. Instability of certain Electrogasdynamic Systems // The Physics of Fluids. 1959. - vol. 2. - № 6. - P. 528 - 539.

44. Stuetzer O. Ion Drag Pumps // Journal Applied Physics. 1960 - vol. 31.- № 1. -P. 193-202.

45. Stuetzer O. Apparent viscosity of a charged fluids // The Physics of Fluids. -1961.-vol. 4.-№ 10.-P. 1226- 1235.

46. Stuetzer O. Ion Trasport high voltage generators // Rev. Scientific Instit. -1961.-№32.-P. 16-22.

47. Lawton I. Prinsips Energy Convension // Prit Journal Applied Physics. 1965. -№ 16.-P. 753-762

48. Бортников Ю.С., Рубашов И.Б., Нестеров B.A. Исследование характеристик электрогазодинамического движителя // ПМТФ. 1971- № 6. -С.160-167.

49. Бортников Ю. С., Рубашов И. Б. Электрогазодинамические эффекты и их применение // Магнитная гидродинамика. 1975. - № 1. - С. 23-24.

50. Бортников Ю. С., Нестеров В. А., Рубашов И. Б. Исследование характеристик ступени ионно-конвекционного насоса // ПМТФ. 1968. - № 4. -С.154-158.

51. Бумагин Г.И., Чернов Г.И. Анализ работы и оптимизация основных конструктивных размеров ступени ЭГД насоса для перекачки жидких крио-продуктов // Электронная обработка металлов АНРМ и ПФ. - 1992. - № 1.

52. Бумагин Г. И., Попов JI. В., Раханский А. Е. Результаты исследования ЭГД насоса для перекачки жидких хладонов и сжиженного природного газа // Сборник докладов технологического конгресса. — Ч. 1, Омск, 2001.- С. 186188.

53. Бумагин Г. И., Зиновьева А. В., Овчинников С. Г., Раханский А. Е. К расчету конвективного тока и тока смещения ЭГД нагнетателя при пульсирующем напряжении // Вестник международной академии холода. - С. Петербург, 2004 .- № 1. - С. 23 - 26.

54. Патент № 2037261, МКИ H02N3/00. ЭГД-НАГНЕТАТЕЛЬ-НАСОС. / Бу-магин Г.И., Вартанян А.А, Ефремов Г. А., Модестов В. А., Скориков В. И. (Россия). Опуб. 06.09.95.

55. Hayong Yun Modeling of diffuser/nozzle micropump under electrohydrody-namic backflow control (FEDSMOO-11299)63.www.stormingmedia.us/cat/sub/ subcat72-15.html

56. Патент № WO 02/07292 A2, H02K 44/00. Electrohydrodynamic conduction pump / Seyed-Yagoobi J., Bryan J. Опуб. 24.01.02.

57. Lyndon B. Johnson Electrohydrodynamic pumping enhances operation of heat pipe. / Space Center, Texas, http//www.nasatech.com

58. Буманин Г. И. Разработка и научное обоснование методов повышения эффективности ЭГД-преобразователей энергии для криогенной техники и энергетики: Автореферат диссертации на соискание ученой степени д.т.н. -Омск, 1993 г.-40 с.

59. Коронный разряд и линии сверхвысокого напряжения. Избранные труды/ В.И. Попков-М.: «Наука», 1990 г. С. 121-129.

60. В. И. Левитов Корона переменного тока М.: Энергия, 1975 - 280 с.

61. Электротехнический справочник: Справочник: В 2 т / Под ред. и с пре-дисл. И. J1. Герасимова. -М.: Электротехника, 1985. -Т 1.

62. Адамчевский И. Электрическая проводимость жидких диэлектриков. М.: Энергия, 1972. -295 с. ил.

63. Балыгин И. Е. Электрическая прочность жидких диэлектриков. М.: Энергия, 1964.-227 с.

64. Денисов A.A., Нагорный B.C. Электрогидро- и электрогазодинамические устройства автоматики. Л.: Машиностроение, 1979. - 288 с.

65. Takahashi Y., Ohtsuka К. Corona discharges and bubbling in liquid nitrogen. // J. Phys.D.Appl.Phys: 1975. - V. 8 - № 2. - P. 215 - 219.

66. Pat. № 3 398685 US. Ion drag pumps. / Stuetzer O. 1968.

67. A. c. № 122557 СССР, МКИ1 H024/20. Способ получения высоких и сверхвысоких давлений. / Рогов И. А. и др. (СССР). № 602574/24. Заяв. 25.06.58; Опуб. 18.09.59. Бюл. № 18.- С.17.

68. А. с. 585582 ССР, МКИ H02N13/00. Электрогидродинамический газожидкостной насос. / Рачев Л. А. (СССР). № 2300753. Заяв. 18.12.75; Опуб. 25.12.77. Бюл. № 47. с. 172.

69. Стишков Ю.К., Остапенко A.A. Влияние внешней нагрузки и стенок из диэлектрического материала на кинематику и динамику электрогидродинамических течений // Магнитная гидродинамика. 1984. -№ 1.- С. 90 - 94.

70. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. -М.: Наука, 1976.-888с.

71. Черкасский В. М., Романова Т. М., Кауль Р. А. Насосы, компрессоры, вентиляторы. М.: Энергия, 1968. - 304 с.

72. Попов Jl. В. Разработка и исследование ЭГД-насоса для подачи хладонов в холодильных системах с использованием наружного холода: Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. — Омск,2001 г. — 18 с.

73. Львовский Е. Н. Статистические методы построения эмпирических формул: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб.и доп. - М.: Высшая школа, 1988.-239 с.

74. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Гос-энергоиздат, 1960. 464 с.

75. Лобачев П. В. Насосы и насосные станции: Учебник для техникумов. -М.: Стройиздат, 1990. 320 е., ил.

76. Черкасский В. М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. — М.: Энергоатом-издат, 1984.-416 с.

77. Справочник по физико-техническим основам криогеники / М. П. Малков, И. Б. Данилов, А. Г. Земдович, А. Б. Фрадков; Под ред. М. П. Малкова. -3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 432 с.

78. Бумагин Г.И., Попов Л.В., Раханский А.Е. Применение ЭГД-насоса в холодильных системах// Омский научный вестник. 2001-№ 14. - С. 108-110.

79. Медовар Л.Е. Целесообразность применения насосных фреоновых систем с использованием естественного холода//- Холодильная техника. 1989. -№6.- С. 12-15.

80. Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы. М.: Энергоиздат, 1982. - 224 с.

81. Takahashi Y., Ohtsuka К. Corona discharges and bubbling in liquid nitrogen // J. Phys.D.Appl.Phys. 1975. - V. 8 - № 2. - P. 215 - 219.

82. Бумагин Г. И., Суриков В. И. Электрогидродинамические преобразователи энергии. Физические принципы и область применение: Учеб.пособие. — Омск, 1999.-76 с.

83. Бумагин Г.И. Разработка и научное обоснование методов повышения эффективности ЭГД-преобразователей энергии для криогенной техники и энергетике. М.: МЭИ. Докторская диссертация, 1993. - 503 с.

84. Глушицкий И. В. Охлаждение бортовой аппаратуры авиационной техники. -М.: Машиностроение, 1987. 184 с.

85. РАСЧЕТ ЭГД НАСОСА ПРИ ПУЛЬСИРУЮЩЕМ НАПРЯЖЕНИИ

86. Выбор рабочей жидкости Геометрические характеристики ступени

87. Радиус эмиттерного кольца, мм о

88. Радиус острия эмиттера, мм 0.06

89. Радиус отверстий в коллекторе, мм 0.5

90. Длина отверстий в коллекторе, мм 4.6

91. Число отверстий в коллекторе, шт 181. Радиус канала, мм 31. Длина канала, мм 2.61. Длина ступени, мм 6

92. Характеристики насоса Количество ступеней, шт Расход, г/с1. Условия работы

93. Напряжение, кВ Начальное напряжение, кВ Частота напряжения. Гц Температура на входе в насос, К20 90 1. А. 5 200 2731. Выполнить расчет

94. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ЭГД НАСОСА1. КПД. %

95. Развиваемый перепад давлений. кПа Затраченная мощность, Вт Потребляемая мощность, Вт1. ЕвИ64,8 360 160 29 2

96. Зависимость напряжения от времени

97. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС1. КРИОГЕННАЯ ТЕХНИКА

98. Общество с ограниченной ответственностью

99. РОССИЯ, 644105, г. Омск-105, Тел.: (3812)-264-826ул. 22 Партсъезда, д. № 97, корп. 1 Факс: (3812)-210-143

100. E-Mail: cryotechntk@omsknet.ru1. АКТоб использовании результатов диссертационной работы Зиновьевой Анастасии Владимировны

101. Повышение эффективности работы электрогидродинамического насоса для холодильной и криогенной техники путем применения пульсирующего напряжения»

102. НИР «Определение возможности практического применения ЭГД устройств», № 19/123 от 1.08.2002 г.;

103. НИР «Разработка и исследование ЭГД вентилятора», № 2/123 от 11.02.2004 г.

104. Результаты использования предоставленных материалов положительны.

105. Генеральный директор ООО «НТК «Криогенная техДй^н академик

106. Международной Академии к.т.н., с.н.с.1. А. В. Громов