ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Выбор рабочего тела из "Двигатели Стирлинга " На мощность и экономичность двигателя значительное влияние оказывают такие свойства рабочего тела, как коэффициент теплопроводности, теплоемкость, плотность и вязкость. [c.31] С учетом сказанного в качестве рабочего тела для двигателя Стирлинга можно использовать водород. Как показал опыт, действительно, при использовании водорода двигатель Стирлинга имеет наиболее высокие эффективные показатели рабочего процесса. [c.32] При выборе рабочего тела должны учитываться также требования безопасности эксплуатации двигателя, надежности его работы, малой стоимости рабочего тела и его недефицитности. [c.32] Применение водорода в качестве рабочего тела в двигателях Стирлинга связано с рядом затруднений. Водород обладает способностью при высоких температурах диффундировать через стальные стенки нагревателя, поэтому возникает необходимость или постоянно пополнять систему водородом, или применять специальные дорогостоящие материалы для изготовления нагревателя. Пополнение системы водородом может производиться сравнительно легко из дополнительной емкости, но это связано с увеличением габаритов и массы установки. [c.32] Кроме того, применение водорода в двигателях, работающих в ограниченном пространстве, нецелесообразно по условиям взрывобезопасности. Это вызывает дополнительные трудности при герметизации системы. Хотя внутри двигателя используется относительно небольшое количество водорода (около 150 г для двигателя мощностью 200 л. с.) и просочившийся газ быстро рассеивается в атмосфере, все же еще неясно, какие меры нужно принимать для обеспечения безопасной эксплуатации такого двигателя. [c.32] Вследствие этого во многих случаях в качестве рабочего тела в двигателях используют гелий. Влияние различных рабочих тел (водорода, гелия и воздуха) на эффективный к. п. д. двигателя Стирлинга при давлении рабочего тела 110 кг / м температуре в нагревателе 700° С, температуре охлаждающей воды 25° С и к. п. д, камеры сгорания 0,85 показано на рис, 20 [45]. Применение гелия (кривая 2) и особенно водорода (кривая 3) в качестве рабочего тела вместо воздуха (кривая I) позволяет значительно увеличить литровую мощность двигателя при высоком к. п. д. [c.32] Применение гелия или другого инертного газа в установках замкнутого цикла, что исключает возможность его окисления, позволяет использовать такие металлы, как ниобий или молибден или его сплавы. Эти материалы в нейтральной атмосфере и при очень высоких температурах допускают напряжение до 40 кгс/мм Опыт эксплуатации указанных жаропрочных материалов в других отраслях техники дает достаточные основания для применения гелия в высокотемпературных двигателях Стирлинга. Кроме того, в случае использования в качестве источника тепловой энергии атомного реактора гелий является единственным рабочим телом, которое не становится радиоактивным во внутреннем контуре реактора. Чистый гелий, проходя через активную зону атомного реактора, не становится радиоактивным, и поэтому возможно создание реакторов с температурой газа на выходе более 1000 С. [c.33] По данным расчетов и испытаний выполненных фирмой Дженерал Моторе двигателей следует, что в случае использования в качестве рабочего тела гелия вместо водорода для обеспечения требуемой мощности рабочий объем двигателя должен быть увеличен на 40% [26]. [c.33] В качестве рабочего тела в двигателях Стирлинга применяется также аргон и углекислый газ. При работе двигателя на аргоне к. п. д. двигателя на 37%, а удельная мощность на 32% выше, чем при использовании воздуха [14]. [c.33] Для повышения удельной мощности необходимо увеличить-массу рабочего тела. С этой целью его нагнетают в систему-под давлением. Максимальное давление рабочего тела независимо от его вида (водород или гелий) должно быть 70— 210 кгс/см2, так как мощность двигателя данного рабочего объема изменяется практически прямо пропорционально максимальному давлению рабочего тела. Однако повышение давления цикла приводит к увеличению нагрузок на кривошипно-шатунный механизм, а следовательно, к росту его размеров и массы. При высоком давлении цикла требуется также использование дорогостоящих жаропрочных материалов. Например,, фирма иЗЗ (Швеция) построила двигатель со средним рабочим давлением 217 кгс/см . Сейчас она работает над снижением его до ПО кгс/см чтобы для производства двигателя использовать обычные нержавеющие стали. [c.34] Теплофизические свойства водорода, гелия и воздуха прв различной температуре Т приведены в табл. 3 [34]. [c.34] Вернуться к основной статье