task — to simulate operation of a gas cryogenic machine as a complex system
of the interconnected elements, is yet not solved. The authors are trying to
define and describe interdependencies of the machine different parameters, their
influence on each other. Proposed design-analytical model allows to solve both a
direct problem (designing) and inverse problem (checking calculation) for a gas
micro cryogenic machine operating on reverse Stirling cycle. Direct problem is
characterized by known input parameters (temperatures of refrigeration volume, of
the condenser cooling medium, cooling efficiency) that help in determining main
features of operation cycle and machinc elements. Inverse problem is: to determine
the refrigerant boiling and condensation temperatures and its mass flow rate for
given geometric parameters of the apparatus, compressor and expansion device,
environment temperature and heat leakages.
Keywords
:
modeling, micro cryogenic machine, mathematical model, non-stationary
process.
Криогенные газовые машины (КГМ) предназначены для криоста-
тирования различных электронных и оптических приборов, фотопри-
емных устройств, высокоэффективных систем формирования инфра-
красного изображения, в том числе оборонного назначения.
Криогенные газовые машины относятся к классу поршневых. Осо-
бенностью КГМ являются изменяющиеся объемы полостей расшире-
ния и сжатия [1–5], постоянно гидравлически связанные с объемом
теплообменных аппаратов (рис. 1). Утверждение о том, что теплооб-
менные аппараты расположены в “мертвых” объемах машин, нельзя
считать корректным, так как протекающие в аппаратах процессы от-
личны от процессов в “мертвых” объемах традиционных поршневых
машин.
В теплообменных аппаратах КГМ осуществляется регенерация те-
плоты, ее подвод и отвод от рабочего газа машины к внешним тепло-
вым источникам. Блок теплообменных аппаратов КГМ, как правило,
Рис. 1. КГМ в собранном виде (
а
) и механизм движения (
б
)
108 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2014. № 6
