Система импульсной детонации с компрессией (PCD-system) представляет собой комбинацию импульсной детонационной и компрессионной систем.
История
Прототип PCD-системы был изготовлен в Национальном техническом университете «Харьковский политехнический институт» в Украине в 2017 году. Проведены измерения прототипа с диаметром детонационной трубы 20 мм и ее длиной 600 мм. Устройство эксплуатировалось на смеси атмосферного воздуха и сжиженного нефтяного газа. В 2019 году установка заработала на смеси атмосферного воздуха и нефти. Скорость ударной волны на открытом конце трубы достигала 1700 м / с. Частота пульсаций прибора составляла 23-24 ч. [1] ДДТ возник за счет нагрева смеси и ее сжатия.
В рамках сотрудничества между Национальным техническим университетом «Харьковский политехнический институт» и Варминско-Мазурским университетом в Ольштыне началось исследование эффективности системы PCD в качестве детонационной пушки для технологии нанесения покрытий.
Строительство
PCD-система включает поршневой компрессор 1 с цилиндром 2. Коленчатый вал 4, связанный с внешним приводом, используется для возвратно-поступательного движения поршня 3. Впускной клапан 7 расположен внутри впускного канала 6 головки блока цилиндров. Система подачи воздуха 8 соединена с каналом 6. Топливо может подаваться как непосредственно в цилиндр 2 компрессора, так и во впускной канал 6. Детонационная трубка 9 соединена с цилиндром 2 через выпускной канал 10.
Принцип действия
Система PCD работает следующим образом: Коленчатый вал 4 начинает вращаться за счет внешнего привода. При движении поршня 3 из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку впускной клапан 7 открывается, и детонируемая газовая смесь закачивается в цилиндр 2 компрессора 1 через впускной канал 6 с помощью системы подачи 8. Как только достигается НМТ, клапан 7 закрывается. За счет дальнейшего движения поршня 3 от НМТ к ВМТ сжатие горючей смеси происходит в цилиндре 2 и в трубке детонации 9. Это приводит к увеличению плотности, температуры и давления горючей смеси на закрытый конец детонационной трубки 9 и внутри самой трубки. Когда поршень приближается к ВМТ, горючая смесь самовоспламеняется из-за ее сжатия. Затем в детонационной трубе 9 происходит переход от дефлаграции к детонации. Выход продуктов детонации из трубы 9 происходит за короткий промежуток времени, когда поршень находится вблизи ВМТ. Затем процесс повторяется.
Для решения задачи высокочастотного эффективного инициирования детонации в топливовоздушных смесях разработана импульсная компрессионная детонационная система. Вместо спирали Щелкина, U-образных трубок и электрической обработки детонационной смеси применяется метод сверхбыстрого заполнения под давлением детонационной трубы предварительно нагретой детонационной газовой смесью для сокращения времени и продолжительности от дефлаграции до детонации. переход (ДДТ) в трубке.
Возможное использование
PCD-система применяется в технике генерации импульсных высокоскоростных потоков горячего газа, а также в ускорении твердых частиц и капельно-жидкой среды. Система PCD может использоваться импульсными детонационными двигателями для инициирования детонации, для нанесения детонационного покрытия, для решения проблем, связанных с дроблением минералов, абразивом или водоструйной очисткой, для производства аэрозолей, для газовых детонационных лазеров и в качестве вибрационной машины.
Смотрите также
Заметки
- Максимальная частота может превышать 100 Гц на одну детонационную трубку.
- Критический диаметр трубы, при котором происходит переход от горения к детонации, равен размеру детонационной ячейки λ. Для пропановоздушной смеси λ≈50 мм при нормальной температуре и давлении.
Рекомендации
- ^ К. Корытченко, Ю. Кистерный, О. Сакун (2017) Короткоствольный детонационный пистолет на основе смеси пропана и воздуха / Конференция: ICDERS 2017 / 26th ICDERS 30 июля - 4 августа 2017 г. Бостон, Массачусетс, США
- Сендеровски К., Бояр З. (2009) Влияние условий распыления детонационной пушки на качество интерметаллических защитных покрытий Fe-Al в присутствии прослоек NiAl и NiCr. Журнал технологии термического напыления. 18 (3): 435 .
- Корытченко К.В. (2014) Техника высоковольтного электроразряда, используемая для генерации ударных волн и нагрева реактивных газов. Доктор наук Тезис.
- Павловски А., Чеппе Т., Майор Л., Сендеровски К. (2009) Морфология структуры детонационного напыления Fe-Al-покрытия на подложку из углеродистой стали. Архивы металлургии и материаловедения. 54 (3): 783.
- Номер международной заявки: PCT / UA2018 / 000089 [1] .
Внешние ссылки
- (Видео) Экспериментальная PCD-система, работающая
- (Видео) Экспериментальный ПДД с воздушным дыханием, работающий с частотой детонации 24 Гц.
- (Видео) Экспериментальное термическое напыление
- Научные проекты кафедры электротехники Национального технического университета «Харьковский политехнический институт»
- (Видео) ПДД на смеси нефти и воздуха