ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Жидкие рабочие тела из "Двигатели Стирлинга " В общих чертах описание регенеративных двигателей замкнутого цикла с жидкими рабочими телами было дано Мелоуном в 1930 г. [211 и 212]. Эти машины подходят под определения двигателей Стирлинга (см. гл. 1), но дать для них отдельную классификацию чрезвычайно трудно вероятно, их следует называть просто двигателями Мелоуна. [c.157] использовавшаяся автором для описания принципа действия двигателя, аналогична схеме, приведенной на рис. 6.18. В двигателе имелись два параллельных цилиндра с поступательно перемещающимися поршнями. Один из них— регенеративный вытеснитель, другой — рабочий поршень с поршневыми уплотнительными кольцами. Во многих отношениях эта схема аналогична схеме двигателя Хейнричи с вытеснителем и рабочим порщнями в отдельных цилиндрах. Верхняя часть цилиндра вытеснителя нагревалась, а нижняя — охлаждалась. Процесс сжатия в цилиндре осуществляется с одновременным охлаждением. [c.158] Во всех четырех положениях система находилась под давлением. Условные рабочие р, V-диаграммы системы, построенные в произвольных единицах, заимствованы из работы Мелоуна (рис. 6.19). Система способна производить полезную работу, как в обычном двигателе Стирлинга. [c.158] Считается, что идеальные жидкости несжимаемы, т. е. их плотности не зависят от давления и температуры. Однако если рассматривать реальные жидкости, то они все же сжимаемы, но в значительно меньшей степени, чем газы. Это изменение объема жидкости от давления и температуры и приводит к циклу двигателя с жидким рабочим телом. [c.158] Рабочий диапазон давления для двигателя Мелоуна отмечен стрелкой. В статье температура рабочего тела не указана, но автором была приведена температура топочных газов, равная 1371 °С. Очевидно, температура рабочего тела в отдельных наиболее нагретых точках цикла превышала критическую (370 С), а следовательно, рабочее тело не являлось жидкостью. Такой цикл правильнее называть цикл с фазоизменяющимся рабочим телом высокой плотности. [c.159] Высокое давление таких двигателей вызывает необходимость использования цилиндров с толстыми стенками. Поэтому для снижения тепловых потерь вследствие теплопроводности цилиндр вытеснителя имеет большую длину и небольшой диаметр. Большой диапазон изменения давления обусловливает незначительный вытесняемый объем рабочего поршня. Для уменьшения толщины стенки, а следовательно, и массы цилиндра рабочего поршня цилиндр также имеет небольшой диаметр и относительно большую длину. [c.160] В статье Мелоуна отмечается, что регулирование мощности двигателя осуществляется путем изменения хода вытеснителя. По всей вероятности, такой способ является наиболее эффективным. Подробного описания системы регулирования в статье нет, но, очевидно, эта система имела кремальерный механизм, связанный со штоком вытеснительного поршня. [c.160] Большая плотность рабочего тела в цикле, по-видимому, является основной причиной, ограничивающей высокую частоту вращения двигателя. Поэтому такие двигатели, вероятно, должны иметь большую массу и низкую частоту вращения. С другой стороны, необходимо также знать, какими преимуществами должны обладать такие двигатели для широкого их применения в будущем. Во-первых, это высокий коэффициент теплоотдачи и большая удельная теплоемкость жидкого рабочего тела по сравнению с газом. Во-вторых, менее сложная проблема уплотнений, несмотря на высокое давление в двигателе. В третьих использование жидкого рабочего тела в качестве смазочного материала. Оригинальным и специфическим свойством такого двигателя является способность к са-моповышению давления. Например, рассмотрим двигатель, в котором в качестве рабочего тела используется вода. При подводе определенного количества теплоты давление в двигателе автоматически возрастает, так как нагретое в горячей зоне рабочее тело сжимает оставшуюся в двигателе жидкость в этом случае отношение (1р/с1и) имеет большое значение. [c.160] Вероятно, единственной областью применения двигателей Мелоуна являются солнечные энергетические установки, состоящие из двигателей Стирлинга и водяных насосов. Насос, использующий воду как рабочее тело, имеет значительные преимущества. Кроме того, увеличение удельных объемов рабочего тела в двигателе происходит при умеренных изменениях температур (см. рис. 20). Поэтому для таких двигателей могут быть использованы относительно простые и имеющие небольшую стоимость солнечные концентраторы однако удельные мощности и КПД двигателей будут иметь очень низкие значения. [c.160] Преимущества таких систем значительно повысятся, если двигатели сделать самопускающимися. Однако неясно, каким образом это можно обеспечить несмотря на то, что имеются некоторые основания полагать, что новые оригинальные механизмы, предназначенные для свободнопоршневых двигателей Била с характеристиками, обеспечивающими их самопуск, могут быть использованы и в двигателях Мелоуна. В связи с этим следует отметить, что существует широкое поле деятельности для исследований в области двигателей с жидкими рабочими телами. [c.161] Вернуться к основной статье