ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Реализация термодинамического цикла Стирлинга в поршневом двигателе из "Двигатели Стирлинга " Основными показателями термодинамического цикла являются термический к. п. д. Ц1 и среднее давление pt цикла. [c.10] Рассмотрим термодинамический цикл Стирлинга с произвольным количеством рабочего тела G. [c.10] Например, при Ti = 973 К Г2 = 333 К е= 1,5 и к— 1,6 термический к. п. д. цикла без регенерации составляет всего 0,178, т. е. очень низкий. [c.11] Зависимость давления pt от температуры Т при ра=1 кгс/см изображена на рис. 5. Для увеличения pt необходимо повышать давление рабочего тела в начале сжатия, степень сжатия и температуру горячего источника. [c.12] В общем случае на показатели термодинамического цикла Стирлинга влияют температуры горячего Ту и холодного Г2 источников, к. п, д. регенератора г)р, степень сжатия е, физические свойства рабочего тела (через показатель адиабаты), а также наличие вредного пространства, включающего объемы соединительных каналов и газовых полостей нагревателя, регенератора и охладителя. [c.12] Рассмотрим изменение показателей цикла без учета вредного пространства. [c.12] Зависимость термического к. п. д. r t цикла Стирлинга, определенного по формуле (5), от температуры Ti рабочего тела при Г2 = 333 К 8=1,5 =1,6 и при различных значениях к. п. д. регенератора показана на рис. 5. Как указывалось выше, к. п,д, r]i увеличивается с ростом к. п. д, регенератора rip. [c.12] 5 до 1,3 уменьшается термический к. п. д. цикла наиболее сильно при малых к. п. д. регенератора и высоких температурах горячего источника. [c.13] Уменьшение показателя адиабаты качественно влияет на термический к. п. д. цикла Стирлинга таким же образом, как и снижение степени сжатия. [c.13] В заключение анализа цикла Стирлинга сравним его с циклом Карно. При осуществлении циклов в одинаковом интервале температур, при одинаковом начальном состоянии рабочего тела (в точке а, рис. 6) и равенстве работ цикл Карно a z b a) должен иметь значительно более высокую степень сжатия. [c.13] Такое увеличение степени сжатия приводит к повышеник максимального давления в цикле Карно по сравнению с циклом Стирлинга. [c.14] Возможность получения высокого термического к. п. д. цикла Стирлпнга при малом значении степени сжатия облегчает задачу создания таких двигателей, так как в реальных двигателях Стирлинга объем камеры сжатия весьма значителен по той причине, что он включает в себя также объемы соединительных каналов и свободные объемы регенератора, нагревателя и охладителя. Поэтому в двигателе Стирлинга невозможно обеспечить высокую степень сжатия. [c.14] Для практического осуществления цикла Стирлинга в двигателе, имеющем замкнутое рабочее пространство, необходимы циклическое изменение объема рабочего пространства, подвод теплоты к рабочему телу, отвод теплоты от него и регенерация некоторой части теплоты. [c.14] Рассмотрим условия осуществления термодинамического цикла Стирлинга на примере двигателя с рабочим и вытеснительным поршнями в одном цилиндре (рис. 7). Такой выбор-объясняется широким распространением данной схемы в выполненных к настоящему времени двигателях Стирлинга. [c.14] В процессе перекачки рабочего тела в горячую полость Утешу в регенераторе 8 и нагревателе 4 сообщается теплота, а в процессе перекачки рабочего тела в холодную полость 1 х от него отводится теплота в регенераторе 3 и охладителе 2. Для осуществления этих процессов движение вытеснительного поршня 5 сдвинуто по фазе по отношению к движению рабочего-поршня I. [c.14] В процессе подвода теплоты по изохоре сг рабочий поршень находится в в. м. т. Вытеснительный поршень перемещается вниз, увеличивая объем горячей полости, в которую через регенератор и нагреватель поступает нагретое рабочее тело. Происходит подвод теплоты к рабочему телу. В момент начала расширения (точка г) холодная полость имеет минимальный объем Кхтш. Затем оба поршня в процессе расширения гЬ перемещаются вместе до н. м. т. Объем холодной полости минимален (величина его определяется минимально возможным в процессе эксплуатации зазором между поршнями), а объем горячей полости увеличивается. Количество нагретого рабочего тела возрастает. Происходит подвод теплоты, т. е. обеспечивается изотермическое расширение. [c.15] В процессе отвода теплоты по изохоре Ьа рабочий поршень находится в н. м. т., а вытеснительный перемещается в в. м. т., перекачивая рабочее тело из горячей полости в холодную, где от него отводится теплота. [c.15] Таким образом, для осуществления термодинамического цикла Стирлинга движение поршней должно быть прерывистым. Кроме того, вытеснительный поршень при движении должен опережать по фазе рабочий поршень, чтобы, производя перекачку рабочего тела в соответствующие полости, обеспечить в необходимый момент цикла подвод или отвод теплоты. [c.15] При выводе уравнений для термического к. п. д. (5) и среднего давления (10) предполагалось, что весь газ, находящийся в объеме Vz, имеет температуру Ti, а в объеме Va — температуру Т2, объем вредного пространства равен нулю. Однако наличие большого вредного пространства приводит к существенному изменению значений максимальной Гшах и минимальной 7min температур рабочего тела и к уменьшению работы цикла. Влияние вредного пространства может быть учтено, если в уравнение для определения pt вместо температур Г] и подставить значения Гщах и Гшт, определенные с учетом вредного пространства двигателя. [c.16] Термодинамическому циклу Стирлинга соответствует прерывистое движение поршней. Сохраним его таковым и при учете влияния вредного пространства (рис. 9). [c.16] Вернуться к основной статье