ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Тепловые преобразователи из "Двигатели Стирлинга " При С = 1 (максимальное значение) коэффициент т) равен КПД цикла Карно, т. е. имеет максимально возможное значение для данного уровня температур. Практически пределы изменения С составляют 0,05—0,6. [c.345] Тепловые преобразователи могут быть разделены на два типа статические — без движущихся частей и динамические — с движущимися частями. [c.345] К статическим тепловым преобразователям относятся термоэлектрические системы. Отсутствие движущихся частей, уплотнений, подшипников, поршней и т. п. обеспечивает большой ресурс их работы. Но такие системы имеют большие размеры и массу, небольшой КПД (меньше 10 %) область их применения ограничена сравнительно малым уровнем мощности (до 100 Вт). Поэтому радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РТГ) используются для маломощных космических и подводных энергоустановок. [c.345] Турбомашины работают при более высоких числах оборотов и удельных мощностях, чем поршневые машины с возвратно-поступа-тельным движением, однако эффективный КПД последних обычно выше. Особенно это характерно при низких (меньше 50 кВт) мощностях, что связано в первую очередь с большими утечками в лопатках турбин, а в турбинах без регенерации теплоты — с большими потерями с отходящими газами. При высоких значениях мощности КПД турбинных систем приближается к КПД двигателей с возвратно-поступательным движением, а преимущества, связанные с возможностью получения больших удельных мощностей, столь велики, что поршневые двигатели большой мощности используются редко. [c.346] При средних и промежуточных (меньшие 200 кВт) мощностях двигатели Стирлинга более предпочтительны, чем двигатели, работающие по циклу Ренкина, так как они имеют более простую конструкцию, больший КПД и удельную мощность. Кроме того, двигатели Стирлинга позволяют обеспечить независимый выбор давления и температуры, в то время как в системах, использующих пар, давление и температура взаимосвязаны. [c.346] В большинстве случаев, а особенно в космических энергоустановках, эффективный КПД является определяющим фактором. Высокое значение КПД двигателя позволяет уменьшить количество ядерного топлива (массы топлива) или при том же их количестве получить большую мощность или ресурс работы. Более того, при высоком КПД требуется отводить меньшее количество теплоты от космического летательного аппарата. [c.346] Процесс отвода теплоты от космического летательного аппарата является весьма важным фактором. Любой вид энергии, используемой в аппарате, переходит в конце концов в теплоту, которая должна быть отведена при условии, если уровень температур желательно иметь постоянным. В космосе отсутствует охлаждающая вода или охлаждающий воздух, а следовательно, конвективный теплоотвод использован быть не может. Единственным механизмом для отвода теплоты в космосе является радиационный теплоперенос. [c.346] Из этого уравнения следует, что количество теплоты, отдаваемое телом при радиационном теплопереносе, зависит от четвертой степени абсолютной температуры. [c.347] На космических летательных аппаратах для отвода теплоты в космическое пространство применяются холодильники-излучатели. Для повышения надежности в случае использования охлаждающего контура теплоносителя для передачи теплоты от энергоустановки к холодильнику-излучателю в конструкции последнего должна быть предусмотрена противометеоритная защита. Поэтому они имеют большие размеры и массу, а также значительную поверхность теплообмена. [c.347] Однако, если отводимое количество теплоты увеличивается пропорционально поверхности холодильника-излучателя, то с повышением температуры оно возрастает в четвертой степени. В связи с этим желательно иметь холодильник-излучатель с высокой температурой излучения, что позволяет уменьшить его размеры и массу. [c.347] Температура Т ах должна быть максимально возможной, но она ограничена предельно допустимыми свойствами жаростойких конструкционных материалов. Температура является минимальной температурой цикла, т. е. температурой холодильника-излучателя, и должна быть как можно меньше. [c.347] Таким образом, при проектировании космических энергоустановок существует противоречие в выборе минимальной температуры цикла, которая должна, с одной стороны, быть малой, а с другой — большой. Решающим здесь является фактор массы. Часто масса холодильника-излучателя составляет основную массу системы (иногда 50—60 %), однако его размеры могут быть снижены за счет увеличения минимальной температуры- цикла, что приведет к падению КПД преобразователя. Существует перспектива увеличения максимальной температуры цикла, что приводит к необходимости использования сравнительно редких материалов для элементов, находящихся в зоне высоких температур, причем эти материалы име от высокую стоимость и их получение затруднительно поэтому их использование оправдано только для специальных применений. [c.347] Вернуться к основной статье