ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Стационарные энергосистемы из "Двигатели Стирлинга " Стационарное производство энергии — термин, охватывающий широкий диапазон областей преобразования и применения энергии. Двигатели, являющиеся стационарными источниками мощности в одной области, могут быть приспособлены в качестве вспомогательного или даже основного энергооборудования в различных других системах, используемых в космических аппаратах, морских судах, на железных дорогах, автотранспорте или прогулочных транспортных средствах. [c.366] Что касается двигателей Стирлинга для рассмотренных выше систем стационарного энергоснабжения, то они обладают заслуживающими внимания характеристиками. Двигатели способны работать на различных видах топлива, бесшумны, имеют отличные характеристики в режиме частичной нагрузки и быстро реагируют на ее внезапные изменения они могут продолжительное время работать в автономном режиме при минимальном обслуживании и с малым расходом смазочных материалов. [c.366] Способность двигателей Стирлинга работать на различных видах топлива будет, по всей вероятности, наиболее важной характеристикой с точки зрения экономии электроэнергии в последние годы XX в. Учитывая постоянный рост потребления нефти и газа, все большее значение будет уделяться производству энергии с использованием твердого топлива, такога, как уголь, или различного вида промышленных (в особенности лесодо.бывающего и деревообрабатывающего производств), сельскохозяйственных и городских отходов. Все, что способно гореть, может быть использовано в высокоэффективных топках с кипящим слоем или других перспективных камерах сгорания, обеспечивающих получение горячих газов для нагрева рабочего тела в системах с двигателем Стирлинга. [c.366] В случае преобразования солнечной энергии в электрическую в системах может быть использовано аналогичное сочетание свободнопоршневого двигателя Стирлинга, линейного электрогенератора переменного тока, поглотителя и солнечного концентратора (рис. 17.6) [261]. [c.366] ЧТО В состав системы должны быть включены электрические аккумуляторы для снабжения электроэнергией потребителей во время отсутствия солнца. [c.367] В гелиоустановках со следящими концентраторами возможное размещение двигателя в фокусе концентратора нежелательно из-за усложнения конструкции системы. [c.367] В дополнение ко всем этим преимуществам использование косвенного способа нагрева в системах преобразования солнечной энергии позволяет получить дополнительные возможности для энергоснабжения и в ночное время суток. Так, в состав контура может быть введена теплоаккумулирующая подсистема на основе фторида лития (тепловая батарея) с подзарядкой ее теплотой в период максимальной солнечной интенсивности. Это позволяет осуществить круглосуточную (или на любой требуемый срок) эксплуатацию системы двигатель—генератор. Другой возможностью при использовании косвенного нагрева (с тепловым аккумулятором или без него) является применение недорогостоящего дополнительного источника теплоты для поддержания работоспособности системы двигатель— генератор, независимо от того, светит солнце или нет. Иными словами, камера сгорания с кипящим слоем может быть единственным дополнительным оборудованием, необходимым для поддержания работоспособности крупной гелиоустановки с концентратором, двигателем Стирлинга и генератором в ночное время суток. В камере сгорания может сжигаться макулатура, использованные покрышки автомобилей, уголь или древесные отходы. Стоимость вспомогательного оборудования применительно к существующим или будущим гелиоустановкам ожидается минимальной. [c.367] В 1978 г. Министерство энергетики США начало работу над Проектом двигателя внешнего сгорания , которым руководит Аргоннская национальная лаборатория Чикагского университета (шт. Иллинойс). В рамках этого проекта будут исследованы возможности создания электрогенераторов с двигателями Стирлинга мощностью от 500 до 2000 кВт для модульного применения в тех случаях, когда имеются в наличии горючие отходы однако их количества недостаточно, чтобы заменить ими сооружение полномасштабной паротурбинной электростанции, работающей по циклу Ренкина в базовом режиме нагрузки. Но существуют тысячи небольших населенных пунктов, подпадающих под эту категорию. Публикация целей проекта привлекла к себе более 60 фирм США. Ожидается, что принятие условий подряда, последующие эскизные проекты и создание прототипов послужат импульсом для разработки новых, ранее не рассматриваемых схем двигателей, которые могут быть особенно приемлемы для больших двигателей Стирлинга. [c.368] Ранее Хоглэнд и Персиваль [166] дали всеобъемлющую оценку технологии двигателей Стирлинга для стационарных энергосистем мощностью от 375 до 1500 кВт. В работе сделан вывод, что двигатель Стирлинга, с точки зрения его возможностей работать на различных видах топлива, вполне пригоден для промышленного применения в качестве возможной замены дизелей газотурбинных и паротурбинных установок. Более крупномасштабные двигатели Стирлинга рассматривались руководством Комиссии по атомной энергии Канады. Такие двигатели могут работать в составе перспективных систем с ядерными реакторами . [c.368] Небольшие стационарные генераторы энергии мощностью до 10 кВт также представляют большой интерес для военной и гражданской областей примения. Так, во многих случаях особый интерес представляет их бесшумная работа, особенно при использовании в небольших передвижных электростанциях в качестве движителей десантных штурмовых судов и т. п. Эта же особенность важна и для различных типов прогулочных и туристических автомобилей, а также в ряде других аналогичных случаев. [c.368] Даже маломощные двигатели (до 200 Вт) представляют собой значительный коммерческий интерес для небольших знергогенерато-ров с тепловым приводом при использовании их в качестве генераторов навигационных сигнальных устройств и в особенности для плавучих маяков и бакенов. [c.369] Существующие системы на бакенах используют ацетилен в баллонах для периодической подачи его в горелки. Устройства регулирования периодичности подачи и расхода приводятся в действие давлением ацетилена, и в настоящее время уже разработаны весьма надежные системы. К сожалению, мало что можно сделать для улучшения светимости и фокусирования излучения ацетиленового пламени, вследствие чего видимость сигнала ограничена. [c.369] В настоящее время размеры океанских танкеров так велики (так же, как и их инерция), что предел видимости ацетиленового пламени в действительности меньше расстояния, проходимого танкером от начального момента движения до фактического изменения курса. Используемые радарные системы обладают определенными погрешностями, что вызывает необходимость дополнительных систем предупреждения, обладающих более высокой надежностью. [c.369] Вероятно, одной из возможных систем предупреждения является система с периодически вспыхивающей электрической ксеноновой лампой. Параметры вспышки могут быть подобраны так, что обеспечивают интенсивное выделение энергии в течение весьма коротких промежутков времени, а соответствующим образом оптически сфокусированное излучение позволяет увеличить видимость на порядок. В качестве источника питания применяются аккумуляторные батареи испытываются также и турбогенераторы, использующие энергию волн. Возможным решением может быть небольшой генератор с двигателем Стирлинга, работающий на дизельном топливе, сжиженном нефтяном газе или использующий радиоизотопный источник теплоты. Такой блок, способный автономно работать в течение шести месяцев (дизельное топливо) или двух лет (радиоизотопный источник) с гарантированной надежностью, вероятно, будет иметь спрос на международном рынке плавучих маяков и бакенов, а также заинтересует службы, отвечающие за безопасность кораблевождения. [c.369] Двигатель, разработанный Исследовательским центром в Харуэлле, является крупногабаритным свободнопоршневым двигателем Стирлинга, использующим гибкую металлическую диафрагму, соединенную с узлом генератора. Двигатель продемонстрировал большой ресурс работы при высокой надежности. [c.370] Другой интересной разработкой является свободнопоршневой двигатель Стирлинга с жидкими поршнями , используемый для перекачки воды. Водяной столб, действующий как поршень, резонирует с собственной частотой, приводя в работу всю систему двигателя Стирлинга, расположенную в цилиндре над жидким поршнем. Возможны различные схемы, при которых резонирующий водяной столб, действующий как поршень, будет прокачивать воду. Источником теплоты для такого двигателя могут быть продукты сгорания, электронагреватель или солнечное излучение. Элрод [106] дал подробное описание требований к конструкции такого двигателя, а в работе [277 ] сообщается о его экспериментальных работах. [c.370] Вернуться к основной статье