ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние нестационарного режима движения потока рабочего тела из "Двигатели Стирлинга " Нестационарный, циклически изменяющийся режим движения потока рабочего тела вызывает серьезные трудности при проектировании теплообменных аппаратов для двигателей Стирлинга. В большинстве случаев работа обычных промышленных теплообменников рассматривается при установившемся режиме движения потока с относительно медленно изменяющимися параметрами. Иная картина наблюдается в двигателях Стирлин , где режим течения рабочего тела нестационарный. Такой режим характеризуется значительными изменениями давления, плотности и скорости потока, направление которого за цикл изменяется дважды. Эти обстоятельства существенным образом усложняют проектирование регенераторов и других теплообменных аппаратов для двигателей Стирлинга. [c.98] Для идеального цикла Стирлинга обычно исходят из того, что рабочее тело, перемещаясь из полости расширения в полость сжатия и обратно, последовательно проходит в обоих направлениях через нагреватель, регенератор и холодильник. Такое толкование является весьма упрощенным. В действительности рабочее тело никогда не проходит весь описанный выше путь, так как его частицы совершают лишь колебательные движения в ограниченных зонах двигателя. [c.98] ЗОН двигателя, например, через полость расширения и конденсатор, конденсатор и регенератор, регенератор и холодильник, холодильник и полость сжатия или через весь регенератор. [c.99] Это обстоятельство и связанные с ним проблемы теплообмена впервые были от--мечены автором еи е в 1960 г., что впоследствии нашло свое подтверждение. Однако должное современное отражение и развитие, данный вопрос получил лишь с использованием моделируюш,их программ и применением дисплея,для изображения траекторий частиц [297]. [c.99] При расчете траекторий частиц автором были определены и циклические изменения массовых расходов потока рабочего тела (водорода) в полости и из полостей сжатия и расширения для двух значений среднего давления в цикле (рис. 5.5). [c.99] За период А—В общий поток газа проходит через мертвый объем в направлении полости расширения и определяется двумя потоками потоком из полости сжатия в мертвый объем и потоком из мертвого объема в полость расширения. За период В—С поток газа выходит из мертвого объема в двух направлениях в полость расширения и полость сжатия. Этот период можно охарактеризовать как режим холостого хода (опорожнения) мертвого объема. [c.100] За период С—О общий поток газа проходит через мертвый объем в направлении полости сжатия и определяется двумя потоками потоком из полости расширения в мертвый объем и потоком из мертвого объема в полость сжатия. За период О—А мертвый объем заполняется потоком газа из двух полостей сжатия и расширения и может быть определен как период наполнения мертвого объема. [c.100] Пр1И рассмотрении приведенных зависимостей следует отметить, что время прохождения общего потока газа через мертвый объем, определяемый в основном объемом регенератора, нагревателя и холодильника, в большинстве случаев составляет не более половины всего времени цикла. Кроме того, средние массовые расходы общего потока значительно меньше средних массовых расходов потоков в полости и из полостей сжатия и расширения. [c.100] Где Q — тепловой поток к коэффициент теплоотдачи А — поверхность теплообмена, А = лс1Ьп АТ — разность температур рабочего тела и стенки Ь — длина трубы п — число 1 руб. [c.100] Постоянно изменяющийся массовый расход потока совместно с циклически изменяющимся давлением в пределах отношения Ртах1рт п = 2 приводит К соответствующим ПОСТОЯННЫМ измене-ниям скорости V и плотности р рабочего тела, существенным образом влияющим на коэффициент теплоотдачи и на весь процесс теплообмена в целом. Постоянные изменения коэффициента теплоотдачи оказывают влияние на разность температур ДТ между газом и стенкой, обусловливая изменение их абсолютных значений, что, в свою очередь, изменяет, хотя и незначительно, теплофизические свойства рабочего тела (теплопроводность, теплоемкость и вязкость). [c.101] Следует отметить, что все процессы тепломассообмена, происходящие в двигателе Стирлинга, по своей природе быстротечны. До настоящего времени нет простых и удобных методов, описывающих такой вид потока. Поэтому на предварительном этапе работы необходимо исходить из средних значений массовых расходов и определять процессы теплообмена и гидравлические сопротивления по предполагаемым данным. Это позволит в первом приближении определить длину и диаметры труб теплообменников — нагревателя и холодильника, а также оценить размеры регенератора. [c.101] Необходимо признать также, что использование в расчетах средних значений массовых расходов является грубым приближением к реальной действительности. Поэтому для получения в последующих модификациях двигателей оптимальных характеристик необходимо провести тщательный анализ уже существующих конструкций или анализ результатов их всесторонних испытаний. [c.101] Тем не менее начало решения этих проблем уже положено, и приведенные кривые массовых расходов являются полезным дополнением к имеющимся в литературе сведениям по теплообмену и гидравлическому сопротивлению. [c.101] Вернуться к основной статье